INTRUMENTAÇÃO
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
Objetivo

Estabilidade
operacional
Monitorar ou controlar o estado de um processo
Segurança
Qualidade
Formas de medição:
Direta ou indiretamente
Importância:
Inferir também medidas de outras variáveis:
Ainda,
Condução de sinal
e transdutores
Vazão,
Nível
Temperatura.
Medidas de pressão
 Absoluta – Acima do 0 ( zero absoluto) - vácuo
 Atmosférica ou barométrica
 Manométrica
 Estática
2
v
 Pressão de velocidade,
2g
 Hidrostática
Sistema baseado no equilíbrio de uma coluna líquida
Tubo em “U”
Constitui-se de um duto curvado em forma de “U” Tendo
uma das extremidades ligadas ao ponto onde se deseja medir a
pressão e a outra, normalmente aberta para o ambiente
(manométrica) ou então ligada a outro ambiente com pressão
distinta daquela da outra extremidade (pressão diferencial).
Princípio - hg
Fluido usual : mercúrio
Precisão
Inconveniente
Range
Erros :
ou água
satisfatória
fragilidade
2 – 2,5 kgf
causados pela temperatura, leitura.
Variantes do tubo em U
 a
P1  P2    h  1  
 A
a

P1  P2    l    sen 
A

Dispositivos mecânicos empregados em sensores de pressão
1 - Bourdon
“manômetro de mola”
Utilizam elementos com memória (flexíveis), que se deformam quando
submetidos a esforços mecânicos, restabelecendo suas configurações
originais depois de cessadas as forças.
Range de operação – 50 até 10000 psig,
Tipos - configuração
Tipo C –arco aberto
Espiral plana
Helicoidal -mola
(maior grau de movimentação)
Manômetros de bourdon- disposições construtivas
Tipo C
Helicoidal
Manômetro duplo
com relê - Alarme de contato
Pressão
positiva
vácuo
Manômetro diferencial
vacuomanômetro
Material de construção:
Bronze (Cu/Zn)
Bronze fosforoso ( Sn +P)
Alumibras (Cu, Zn e Al),
Baixa pressão ( 50 kgf/cm2)
Alta pressão 700 kgf/cm2
Precisão
Aço inox
Aços liga (Mo)
Cobre berílho (Be +Co)
 nominal 2%, podendo chegar a 1% da máxima indicação ou
mesmo 0,05 % (dispositivos especiais), para operação em faixa
estreita do span
Faixa recomendável para leitura
Máximo 70 % da escala
 Processo com muita oscilação 50% da escala

Obs: 5 % da faixa inicial imprecisa
Dispositivos acessórios empregados associados
às instalações de manômetros de bourdon
 Válvulas de bloqueio e de dreno
 Sifão
Recomendado quando a temperatura (˃ 60º C) supera a
capacidade de operação (soldas) do instrumento
(manômetros, pressostatos e transmissores).
 Serpentina de resfriamento
Dissipação de calor , minimizar vibração
 Amortecedor de pulsação (variações bruscas de pressão)
Em instrumentos ligados à linhas pulsantes. Restringem a
passagem do fluido, equalizando a freqüência de pulsação
permitindo assim leitura estável. Reduz em conseqüência
manutenção e aferições freqüentes.
Dispositivos acessórios empregados associados
às instalações de manômetros de bourdon
 Selagem (diafragma ou selo líquido)
Absorvem pulsações, mas particularmente isolam o dispositivo
elástico (burdon) do contato com o fluido de processo.
 Supressor de pressão
Protege o equipamento de sobrecarga de pressão. Possui um sistema
interno de molas e um orifício retificado através do qual ajusta-se
um pistão. O incremento de pressão é bloqueado por um sistema de
anel e camisa que fecha a passagem para o instrumento.
Selagem tipo sifão
Selo diafragma
serpentinas
manômetro
Controlador de pressão
(supressor)
Absorvedor de pulsação
amortecedor
Do processo
Pote de selagem
Válvula de bloqueio
- dreno
Supressor de pressão
2 - Foles
Elemento sanfonado “elástico” empregado quando a faixa
de medição opere entre pressão reduzida a pressão
positiva. (até 50psig)
Precisão até 0,5 %
Configurações:
 Fole livre
 Com mola de retorno
 Duplo fole
Conjugado, mede pressão diferencial
Material de construção
 Latão - para pressões reduzidas e vácuo (uso de mola de retorno).
Neste caso normalmente constituído de dois foles.
 Inox – uso mais geral,
outros materiais: bronze fosforoso, cobre/berílio, monel, hasteloy, etc.
Fole simples
Diafragma
Duplo diafragma
3 - Diafragmas / Cápsulas
Princípio similar ao fole, porém o elemento flexível constitui-se
de placa plana ou disco corrugado concêntrico. Da mesma
forma que o fole, pode trabalhar conjugado a uma mola espiral.
Características Tipos
-
Singular - um único diafragma
Capsular - composto de duplos diafragmas selados,
convexos ou paralelos (nested).
Vantagens do dispositivo capsular
Material de construção
maior curso da haste
monel, bronze fosforoso, inconel, inox 316, tântalo, viton,
couro, tecido plastificado, etc.
Dispositivos eletromecânicos empregados em sensores de pressão
Strain gages (gauge)
Baseia-se em deformações elásticas em determinados materiais, que
em conseqüência manifestam-se com sinais elétricos, ou mudam suas
características elétricas quando sujeitos a estas deformações. Podem
estar ou não diretamente ligados à superfície sujeita a deformação
Range de aplicação
Desde pressões reduzidas até 150 000 psi
Precisão
0,1 a 0,25 %
Sinais nestes dispositivos normalmente são combinados a um transdutor
elétrico.
Tipos :
 Resistivos
Baseia-se na variação da resistência ohmica
com a variação da secção/comprimento do
condutor.
Precisão 0,25 %
Pressão até 150000 psi
 Piezoresistivos
Strain gage resistivo
Funcionamento idêntico aos de resistência de fio apenas que
empregam semicondutores de sílica. Nestes sensores aplica-se
compressão ou torção. São cerca de 100 vezes mais sensíveis
que os de fio resistivo.
Vantagens:
Apresentam pequena dimensão, e elevada tensão de resposta
(50 a 100 mA/V de excitação).
Kistler Instrument AG.
 Piezoelétrico
(Quatzo, turmalina e titanatos)
Empregam em sua fabricação certos cristais que geram uma
ddp entre as superfícies quando submetidos à pressão sob
determinado eixo.
Características:
 Estabilidade elevada (a alta temperatura)
 Boa linearidade
Reduzida histerese
Desvantagem:
Não adequado para medidas de pressão estática
D
Fator de Poison
D  t  
L
l
L
R
Fator de Gauge
R G
L
L
Composição G
Coeficiente de
Temperatura
Constantan
Ni-Cu
2,1
2 x 10-5 /o C
Silício
Tipo p
100 a 170
70 A 700 x 10-5 /o C
 Capacitivos
As células capacitivas de pressão baseiam-se na variação da
capacitância de um composto, quando submetido a uma
variação de pressão. O elemento transdutor é parte integrante
do próprio sensor.
Um sinal de pressão é transferido, através de um sistema
capilar, a um líquido de enchimento selado que faz interface
com outra câmara, simétrica a anterior, através de uma placa
comum as duas câmaras. Esta, também preenchida com
líquido e isolada do outro ambiente que se encontra em
diferente valor de pressão, através de outro diafragma sensor,
que faz a interface com outro duto capilar. Analogamente ao
sistema anterior, a pressão atmosférica é transmitida ao outro
diafragma sensor por um dos lados da placa do capacitor. O
valor da pressão é inferido pela variação da capacitância do
sistema, a custa da diferença da distância das placas externas à
placa central, aquela comum às duas câmaras.
Baixas pressões
Medida indireta
Explorando propriedades dos gases (condutividade térmica,
capacidade de ionização, propriedades elétricas, etc.
Pirani –Pressões de 10 -1 a 100Pa
Manômetro de ionização 10-8 a 10 -1 Pa
Bibliografia
Ver também
http://www.ashcroft.com.br
http://www.acgtech.com.br
http://www.koboldmessring.com/en/br
http://www.digiflow.com.br
http://www.schmersal. com.br