Sensores de Pressão 1
Esse teorema foi estabelecido por Bernoulli em 1738 e relaciona as energias potenciais e cinéticas de um fluido ideal ou seja, sem viscosidade e incompressível. Através desse teorema pode-se concluir que para um fluido perfeito, toda forma de energia pode ser transformada em outra, permanecendo constante sua somatória ao longo de uma linha decorrente. 2
Relaciona as pressões estáticas exercidas por um fluido em repouso com a altura da coluna do mesmo em um determinado reservatório. Seu enunciado diz: A diferença de pressão entre dois pontos de um fluido em repouso é igual ao produto do peso específico do fluido pela diferença de cota entre os dois pontos. 3
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É a pressão exercida em um ponto, em fluidos estáticos, que é transmitida integralmente em todas as direções e produz a mesma força em áreas iguais. É a pressão exercida por um fluido em movimento paralelo à sua corrente. É a pressão resultante da somatória das pressões estáticas e dinâmicas exercidas por um fluido que se encontra em movimento. 7
É a pressão positiva a partir do vácuo perfeito, ou seja, a soma da pressão atmosférica do local e a pressão manométrica. Geralmente coloca-se a letra A após a unidade. Mas quando representamos pressão abaixo da pressão atmosférica por pressão absoluta, esta é denominada grau de vácuo ou pressão barométrica. É a pressão medida em relação à pressão atmosférica existente no local, podendo ser positiva ou negativa. Geralmente se coloca a letra G após a unidade para representá-la. Quando se fala em uma pressão negativa, em relação a pressão atmosférica chamamos pressão de vácuo. 8
É o resultado da diferença de duas pressões medidas. Em outras palavras, é a pressão medida em qualquer ponto, menos no ponto zero de referência da pressão atmosférica. 9
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Manômetros 12
Manômetros de Líquido 13
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Manômetro Tubo de Bourdon 18
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Medição da pressão em tubulação superior de uma caldeira 21
Medição de vácuo 22
Selagem de manômetros tipo Bourdon Utilizado em manômetros instalados em processos com fluidos corrosivos, viscosos, radioativos e sujeitos a alta temperatura. O objetivo da selagem é isolar o elemento elástico preservando-o do ataque de elementos químicos, de deformações devido a altas temperaturas e devido a dificuldade de escoamento dos fluidos viscosos. 23
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Manômetro tipo Fole 26
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Manômetro tipo Diafragma 28
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Calibração de Manômetros 30
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Transmissores eletrônicos 34
Transmissores capacitivos A principal característica dos sensores capacitivos é a completa eliminação dos sistemas de alavancas na transferência da força/deslocamento entre o processo e o sensor. Este tipo de sensor resume-se na deformação, diretamente pelo processo de uma das armaduras do capacitor. Tal deformação altera o valor da capacitância total que é medida por um circuito eletrônico. Esta montagem, se por um lado, elimina os problemas mecânicos das partes móveis, expõe a célula capacitiva às condições do processo, principalmente a temperatura do processo. Este inconveniente pode ser superado através de circuitos sensíveis à temperatura montados juntos ao sensor. 35
Outra característica inerente a montagem, é a falta de linearidade entre a capacitância e a distância das armaduras devido á deformação não linear, sendo necessário portanto, uma compensação (linearização) a cargo do circuito eletrônico. 36
O sensor é composto por: Armaduras fixas metalizadas sobre um isolante de vidro fundido Dielétrico formado pelo óleo de enchimento (silicone ou fluorube) Armadura móvel (Diafragma sensor) A força atinge a armadura flexível (diafragma sensor) provocando sua deformação, alterando portanto, o valor das capacitâncias formadas pelas armaduras fixas e a armadura móvel. Esta alteração é medida pelo circuito eletrônico que gera um sinal proporcional à variação de pressão aplicada à câmara da cápsula de pressão diferencial capacitiva. 37
A pressão atinge a armadura flexível (diafragma sensor) provocando sua deformação, alterando portanto, o valor das capacitâncias formadas pelas armaduras fixas e a armadura móvel. Esta alteração é medida pelo circuito eletrônico que gera um sinal proporcional à variação de pressão aplicada à câmara da cápsula de pressão diferencial capacitiva. 38
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Transmissores indutivos 40
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Transmissores piezorresistivos Os elementos piezelétricossão cristais, como o quartzo, a turmalina e o titanatoque acumulam cargas elétricas em certas áreas da estrutura cristalina, quando sofrem uma deformação física, por ação de uma pressão. Seu sinal de resposta é linear com a variação de pressão, são capazes de fornecer sinais de altíssimas freqüências de milhões de ciclos por segundo. 42
Sensores com strain gauge 43
Sensor de Silício Ressonante Possuem em geral o princípio da tecnologia que é conhecida como vibrating wire. Uma mola de fio magnético é atachadaao diafragma que ao ser submetido a um campo magnético e ser percorrido por uma corrente elétrica entra em oscilação. A freqüência de oscilação é proporcional ao quadrado da tensão (expansão/compressão) do fio. No sensor Silício Ressonante, não se usa fio e sim o silício para ressonar com diferentes freqüências que são funções da expansão/compressão. O sensor é formado por uma cápsula de silício colocada em um diafragma que vibra ao se aplicar um diferencial de pressão, e a freqüência de vibração depende da pressão aplicada. 44
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Material extraído de: THOMAZINI, DANIEL; ALBUQUERQUE, PEDRO U.B.; Sensores Industriais ; 4a. ed., São Paulo: Ed. Editora Érica, 2007. http://www.tecnicodepetroleo.ufpr.br/apostilas/engenheiro_do_petroleo/ Eqpmaq.pdf http://www.automacaoindustrial.com/instrumentacao/pressao/tipos%20d e%20sensores.php http://www.dca.ufrn.br/~acari/sistemas%20de%20medida/slides%20inst RUMENTACAO%20PRESSAO.pdf 47