Instrumentação Industrial - Medição de Pressão: Sensores, Tipos e Aplicações

INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL Aula 07 Medição de Pressão MEDIÇÃO DE PRESSÃO Introdução Pressão É a força F aplicada perpendicularmente a uma superfície de área A Lei de Pascal Massa específica h P MEDIÇÃO DE PRESSÃO Introdução Tipos de Pressão Pressão Diferencial É o resultado da diferença entre duas pressões Pressão Atmosférica É a pressão exercida pela camada de ar terrestre em certo ponto de análise Pressão Manométrica ou Relativa É a pressão em certo ponto de análise em relação à pressão atmosférica Pressão Absoluta É a somatória de todas as pressões existentes no ponto de análise MEDIÇÃO DE PRESSÃO Introdução Comparação entre as Pressões SENSORES DE PRESSÃO Introdução Os sensores de pressão são os elementos primários de um sistema de medição que possui a finalidade de transformar as grandezas físicas de força e deslocamento em um sinal passível de leitura Tipos de Sensores Coluna de Líquido Tubo de Bourdon Diafragma e Fole LVDT Sensor de deslocamento linear Strain Gage Cristais Piezoelétricos Sensores Capacitivos Medidores Mecânicos SENSORES DE PRESSÃO Coluna de Líquido Este método de medição de pressão é utilizado em líquidos que estejam em repouso ou estáticos SENSORES DE PRESSÃO Coluna de Líquido Exemplo 01 Na figura abaixo determine o que se pede sendo que P1500mmHg P2 em kgfcm² 1 kgm³ h20cm R 06797 kgfcm² SENSORES DE PRESSÃO Tubo de Bourdon httpcatalogosalvicasagrandecombrwikiduvidasoqueeummanometro SENSORES DE PRESSÃO Diafragma e Fole Estes tipos de sensores utilizam a deformação de uma membrana para realizar a medição de pressão entre dois pontos quaisquer Diafragma JOHNSON Process Control Instrumentation Technology Adaptado Princípio de funcionamento Aplicação JOHNSON Process Control Instrumentation Technology Estes tipos de sensores podem ser utilizados com conjunto com sensores de deslocamento linear para gerar um sinal de saída SENSORES DE PRESSÃO Diafragma e Foles Fole httpswwwmspcengbrdir70press2php JOHNSON Process Control Instrumentation Technology Princípio de funcionamento SENSORES DE PRESSÃO Sensor de Pressão de Estado Sólido Medição 0 à 100 kPa SENSORES DE PRESSÃO Sensor de Pressão de Estado Sólido Exemplo 02 Process Control Instrumentation Technology pág 283 Modificado Para um determinado sistema de medição de pressão foi utilizado um sensor de pressão de estado sólido para a medição de nível com as seguintes características Saída 25 mVkPa Pressão 0 à 26 kPa Sabendose que a coluna de líquido que realiza a pressão no sensor é de 0 à 2 m e a densidade do mesmo é 1300kgm³ Determine a A sensibilidade do instrumento em mVcm para realizar a essa medição b A tensão de saída do sensor quando a altura do líquido for 15m c A altura do líquido quando a tensão de saída do sensor for 235 mV R a 3187 mVcm b 47805 mV c 0737 m SENSORES DE PRESSÃO Strain Gage O strain gage é um sensor que apresenta uma variação na resistência elétrica quando ele é submetido a uma deformação e neste caso pode ser utilizado para a medição de pressão SENSORES DE PRESSÃO Cristais Piezoelétricos São sensores compostos por materiais que apresentam uma diferença de potencial em seus terminais quando submetidos a alguma deformação Essa diferença de potencial é gerada devido a sua estrutura atômica estarem desalinhadas SENSORES DE PRESSÃO Sensores Capacitivos 𝐶 𝐾 𝜀0 𝐴 𝑑 SENSORES DE PRESSÃO Sensores Capacitivos Exemplo 03 Um sistema de controle utiliza uma sonda capacitiva para medir pressão de uma caldeira Sendo a faixa de medição de 0 a 25 bar e o sinal de saída de 4 a 20 mA Determine a Quais devem ser os parâmetros de início e fim de escala do controlador para que ele indique a pressão em bar b Quais devem ser os parâmetros de início e fim de escala do controlador para que ele indique a pressão em Pa c Qual é o valor da pressão em PSI para um sinal de 9 mA SENSORES DE PRESSÃO Sensores Capacitivos Exemplo 03 a Pressão 0 bar 25 bar Sinal de saída 4 mA 20 mA Display 0 SSC início de escala 25 FSC fim de escala Pressão 0 bar 25 bar Pressão 0 Pa 2500000 Pa Sinal de saída 4 mA 20 mA Display 0 SSC início de escala 2500000 FSC fim de escala b c Pressão 0 bar 25 bar Pressão 0 PSI 3625 PSI Sinal de saída 4 mA 20 mA 𝑠 𝐼 𝐼0 𝑃 𝑃0 𝑠 0044 𝑚𝐴𝑃𝑆𝐼 𝑠 20 4 3625 0 0044 9 4 𝑃 0 𝑃 5 0044 𝑃 11363 𝑃𝑆𝐼 SENSORES DE PRESSÃO Exercícios 1 Em um laboratório um sensor de pressão apresentou sua curva característica conforme a figura abaixo Conhecendo a curva de resposta do sensor determine a a equação que representa o sinal de saída em V pela pressão em bar e b o sinal de tensão para 175 bar R a V 02P b 35 V 2 Um sensor de pressão possui os valores mínimo e máximo de 0 e 30 bar respectivamente A saída do sensor é de 420mA Com está informação determine a a equação que descreve a função da corrente pelo valor de pressão e b a pressão se a corrente de saída do sensor for de 1375 mA R a I 0533P4 b 1828 Bar REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFIA BÁSICA BEGA Egidio Alberto Instrumentação industrial 3 ed Rio de Janeiro RJ Interciência 2011 ALCIATORE David G HISTAND Michael B Introdução à mecatrônica e aos sistemas de medições Porto Alegre RS McGrawHill 2014 2014 recurso online FIALHO Arivelto Bustamante Automação pneumática projetos dimensionamento e análise de circuitos Érica 2003 2004 2008 2008 recurso online 2011 recurso online BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR STEVAN JÚNIOR Sergio Luiz SILVA Rodrigo Adamshuk Automação e instrumentação industrial com Arduino teoria e projetos São Paulo SP Érica 2015 2015 recurso online FIGLIOLA Richard S BEASLEY Donald E Teoria e projeto para medições mecânicas Ed LTC 2007 GEORGINI MARCELO Automação Aplicada Descrição e implementação de sistemas sequenciais com PLCs Ed Érica 2003 2007 2009 recurso online SIGHIERI Luciano NISHINARI Akiyoshi Controle Automático de Processos Industriais Instrumentação Ed Edgard Blucher 1973 DUNN Willian C Fundamentos de Instrumentação industrial e controle de processos São Paulo SP Prentice Hall 2013