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Medição de pressãoProf.: Ronaldo Neves Ribeiro

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Medição de pressão

Pode ser definida como a relação entre uma força aplicadaperpendicularmente (90°) a uma área, pode ser expressapela equação:

2cm

kgf

A

FP ==

ms

m

m

kghgP ∗∗=∗∗=

23ρ 22 s

m

m

kg ∗=

Pam

NN

s

mkg =⇒=∗

22De acordo com o SI

Medição de pressão

Pressão EstáticaÉ a pressão exercida em um ponto, em fluidos estáticos, etransmitida integralmente em todas as direções, de modo aproduzir a mesma força em áreas iguais.

Pressão DinâmicaÉ a pressão exercida por um fluido em movimento paralelo àsua corrente. A pressão dinâmica é representada pelaseguinte equação:

Pressão totalÉ a pressão resultante da somatória das pressões estáticas edinâmicas exercidas por um fluido que se encontra emmovimento.

Pam

NVPd ==∗∗=

22

2

1 ρ

Medição de pressão

Tipos de Pressão MedidasA pressão medida pode ser representada pela pressãoabsoluta, manométrica ou diferencial. A escolha de umadestas três depende do objetivo da medição. A seguir serádefinido cada tipo, bem como suas inter-relações eunidades utilizadas para representá-las.

Pressão absolutaÉ a pressão positiva a partir do vácuo perfeito, ou seja, asoma da pressão atmosférica do local e a pressãomanométrica. Geralmente, coloca-se a letra A após aunidade. Quando a pressão é representada abaixo dapressão atmosférica por pressão absoluta, esta édenominada grau de vácuo ou pressão barométrica.

Medição de pressão

Pressão manométricaÉ a pressão medida em relação à pressão atmosféricaexistente no local, podendo ser positiva ou negativa.Geralmente, coloca-se a letra “G” após a unidade pararepresentá-la. Quando se fala em uma pressão negativaem relação à pressão atmosférica, esta é denominadapressão de vácuo.

Pressão diferencialÉ o resultado da diferença de duas pressões medidas. Emoutras palavras, é a pressão medida em qualquer ponto,exceto no ponto zero de referência da pressão atmosférica.

Escalas de pressão

Vazio Perfeito

P. Absoluta( + )

P. relativa

( - )

Pressão Atmosférica, Po

Pressão acima da Atmosférica

Pressão abaixo da Atmosférica

P. Absoluta

( + )

P. relativa

( + )760

0 - 760

0

Escala de pressões Relativas(mmHg)

Escala de pressões

Absolutas(mmHg)

Depressão ou vácuo

Pressão diferencial

Escalas de pressão

Vazio Perfeito

P. Absoluta( + )

P. relativa

( - )

Pressão Atmosférica, Po

Pressão acima da Atmosférica

Pressão abaixo da Atmosférica

P. Absoluta

( + )

P. relativa

( + )760

0 - 760

0

Escala de pressões Relativas(mmHg)

Escala de pressões

Absolutas(mmHg)

Depressão ou vácuo

Pressão diferencial

Escalas de pressão

Vazio Perfeito

P. Absoluta( + )

P. relativa

( - )

Pressão Atmosférica, Po

Pressão acima da Atmosférica

Pressão abaixo da Atmosférica

P. Absoluta

( + )

P. relativa

( + )760

0 - 760

0

Escala de pressões Relativas(mmHg)

Escala de pressões

Absolutas(mmHg)

Depressão ou vácuo

Pressão diferencial

Escalas de pressão

Exercício:

Determinar a pressão atmosférica para as seguintes altitudes:1) Altitude do mar,2) 242m;3) 1285m;4) 2800m.

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SENSORES DE PRESSÃO

Baseiam-se na deformação de materiais devido a pressãoaplicada sobre eles. Essas deformações provocamgeralmente variações de condutividade, indutância,capacitância, dependendo do princípio adotado, no materialdeformado, e que são medidas e processadas.

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SENSORES DE PRESSÃOSensor Piezoresistivo ( Strain Gage )

Sensor elétrico cujo princípio de funcionamento é baseado na variação daresistência elétrica de materiais quando submetido a uma deformação.

Condutor com seção transversal de área A e comprimento L, que tem asdimensões alteradas quando submetido a certa tensão mecânica, variandoassim sua resistência R.

R – resistência do condutorρ – resistividade do material do condutorL – comprimento do condutorA – área do condutor

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SENSORES DE PRESSÃOSensor Piezoresistivo ( Strain Gage )

Fio ou lâmina

SENSORES DE PRESSÃOSensor Piezoresistivo ( Strain Gage )

Para aumentar a variação na resistência e para compensarpossíveis flutuações de temperatura, são muitas vezes ligadosem uma ponte de Wheatstone. Para isso, um strain gage“dummy” é introduzido e não fica sujeito à tensão mecânicaaplicada, mas apenas à mudança de temperatura.

Vi

M = Medição

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SENSORES DE PRESSÃOSensor Piezoelétrico

Seu funcionamento baseia-se no fato dos cristais assimétricos ao sofreremuma deformação elástica ao longo do seu eixo axial, produzireminternamente um potencial elétrico causando um fluxo de carga elétrica emum circuito externo.

A quantidade elétrica produzida é proporcional a pressão aplicada, sendoentão essa relação linear o que facilita sua utilização.

Cristais de turmalina, cerâmica Policristalina Sintética e o quartzo podemser utilizado na sua fabricação, porém o quartzo cultivado é o maisempregado por apresentar características ideais de elasticidade elinearidade.

Vo

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SENSORES DE PRESSÃOSensor Piezoelétrico

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SENSORES DE PRESSÃOSENSOR CAPACITIVO (CÉLULA CAPACITIVA)

Sendo:C = Capacitância em farads, ε0 = Permissividade eletrostática do vácuo,εr = Constante dielétrica ou permissividade relativa do isolante utilizado.

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SENSORES DE PRESSÃOSENSOR CAPACITIVO (CÉLULA CAPACITIVA)

Variação da distância (d) entre as placas

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SENSORES DE PRESSÃOSENSOR CAPACITIVO (CÉLULA CAPACITIVA)

Uma diferença de pressão entre as câmaras de alta (High) e de baixa(Low) produz uma força no diafragma isolador que é transmitida pelolíquido de enchimento.A força atinge a armadura flexível (diafragma sensor) provocando suadeformação, alterando o valor das capacitâncias formadas pelasarmaduras fixas e a armadura móvel. Esta alteração é medida pelo circuitoeletrônico que gera um sinal proporcional à variação de pressão aplicada àcâmara da cápsula de pressão diferencial capacitiva.

LÍQUIDO DE ENCHIMENTO

Modelo de sensor

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SENSORES DE PRESSÃOSENSOR DE SILÍCIO RESSSONANTE

Este sensor consiste de uma cápsula de silício colocadaestrategicamente em um diafragma, utilizando-se dodiferencial de pressão para vibrar em maior ou menorintensidade, afim de que essa freqüência seja proporcional apressão aplicada.

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SENSORES DE PRESSÃOSENSOR DE SILÍCIO RESSSONANTE

Moldadas dentro do sensor, estas duas pontes ressonam na suafreqüência natural de 90 Khz, permitindo ao sensor permanecer estáveldurante um longo período de tempo.Sempre que a pressão é aplicada, ela impõe a ponte central em tensão e aponte externa em compressão. Como resultado, suas freqüências mudam,uma aumentando e a outra diminuindo. Um circuito micro processadocalcula a alteração diferencial, proporcional a pressão aplicada.

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SENSORES DE PRESSÃO

VANTAGENS:SENSOR DE SILÍCIO RESSSONANTE

� O sensor possui alto desempenho, capaz de atingir exatidão de0,003% com histerese abaixo de 0,001%.

� A principal característica deste sensor é sua longa estabilidade aolongo do tempo (erro muito pequeno).

� Decorrente da alta freqüência de ressonância, 90 KHz, estar bemacima das vibrações mecânicas usuais, este é imune as vibrações.Adicionalmente o transmissor é dotado de proteção contra rádiofreqüência e interferências eletromagnéticas.

� Olhando a freqüência diferencial dos sensores observa-se ocancelamento dos efeitos de variação da temperatura ambiente nestessensores, até a 0,001% por °C. 22

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São os dispositivos que convertem os sinais medidos pelos sensores emoutros de mais fácil manipulação/transmissão, por exemplo: 4,0 a 20,0mA, sinais digitais (redes de campo) e outros.

sensor

TRANSMISSORES DE PRESÃO

Sistemas capilares ou de selagem.

TRANSMISSORES DE PRESÃO

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TRANSMISSORES DE PRESÃOConexões aos processos

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TRANSMISSORES DE PRESÃOCálculos de calibração dos transmissores de pressão

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