Manometria: Calibração de Manômetros

7/17/2019 Manometria: Calibração de Manômetros

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PONTÍFICA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

Departamento de Engenharia Mecânica/Mecatrônica

Laboratório de Fluidosmecânicos

Engenharia Química - 5 !eríodo

Relatório de Fluidose!"#i!osMa#oetria$ Cali%ra&'o de Ma#(etros

!ro"essor# $og%rio &orge 'morim

'lunas#

()rbara 'parecida *ardoso +ogueira (arbosa

Luana (atista Magalh,es *orrea

Marina ei.eira *unha Frias

(elo ori0onte

12 de mar3o de 415

)* INTRODU+,O)*)* O%-eti.os



- Entender o conceito de press,o e os di"erentes tipos6

- 'prender os di"erentes tipos de medidores de press,o6

- Determinar o erro de medi3,o dos manômetros e dos transdutores el%tricos

atra7%s da calibra3,o6

)*/* Co#!eitua&'o teóri!a

)*/*)* Press'o

!ress,o pode ser entendida como a "or3a a 8ue um ob9eto est) su9eito:

di7idida pela )rea da super"ície sobre a 8ual a "or3a age6 E.istem duas "ormas

de medir seu 7alor: em termos de "or3a aplicada a uma )rea: ou em termos de

altura da coluna de um dado "luido6 ' medi3,o e controle de press,o se tornammuito importante 9) 8ue a press,o % a 7ari)7el de processo mais usada na

ind;stria de controle de processos nos seus mais di7ersos segmentos6 'l%m

disso: atra7%s da press,o % "acilmente possí7el in"erir uma s%rie de outras

7ari)7eis de processo: tais como ní7el: 7olume: 7a0,o e densidade6

' unidade de press,o no sistema internacional % o !ascal: !a: por%m

pode ser e.pressa em outras di7ersas unidades 8ue relaciona "or3a por

unidade de )rea: como por e.emplo# <+/m4=: <atm=: <>g"/cm4=: <bar=: entre outras6

E.istem "ormas di"erentes de apresentar-se o 7alor da press,o6 em-se#

• Pressão Atmosférica: 8ue consiste na press,o 8ue o ar e.erce

sobre a super"ície da erra?

• Pressão Absoluta: 8ue consiste na di"eren3a entre a press,o em

um ponto e o 7)cuo absoluto?

• Pressão Manométrica consiste na di"eren3a entre uma press,o

desconhecida e a atmos"%rica6 @!man A !abs B !atmC?

• Pressão Vacuométrica consiste na di"eren3a entre a press,o

atmos"%rica e a press,o absoluta6 sempre in"erior press,o

atmos"%rica6 @!7ac A!atm B !absC?

• Pressão Diferencial % a di"eren3a entre duas presses

desconhecidas?

• Pressão Estática % a press,o e.ercida por um "luido em repouso

ou 8ue este9a "luindo perpendicularmente tomada de impulso? e?

1



• Pressão Dinâmica % a press,o e.ercida por um "luido em

mo7imento6

)*/*/* Medidores de 0ress'o

' press,o pode ser medida de 7)rias maneiras di"erentes e o tipo de

instrumento a ser utili0ado para a medi3,o de presses 7ai depender dos ní7eis

de precis,o e detalhamento re8ueridos para a particular aplica3,o6

Gs medidores s,o geralmente di7ididos em

6 Medidores mecânicos• Manômetros de coluna de li8uido• Manômetros el)sticos

46 Medidores el%tricos• Manômetro capaciti7o• Manômetro resisti7o

)*/*/*)* Ma#(etros de !olu#a de li1uido

um instrumento de medi3,o e indica3,o local de press,o baseado na

e8ua3,o manom%trica6 (asicamente % constituído por tubo de 7idro com )rea

seccional uni"orme6

G 7alor de press,o medida % obtido pela leitura da altura de coluna do

lí8uido deslocado em "un3,o da intensidade da re"erida press,o hidrost)tica6

' princípio 8ual8uer lí8uido com bai.a 7iscosidade: e n,o 7ol)til nas

condi3es de medi3,o: pode ser utili0ado como lí8uido de enchimento6

Entretanto: na pr)tica: a )gua destilada e o merc;rio s,o os lí8uidos mais

utili0ados nesses manômetros6

2

2a3

2%3

2!3



Fi4* )$ Ti0os de a#(etros de !olu#a de li1uido* 2a3Ma#(etro ti0o !olu#a

5U6* 2%3Ma#(etro ti0o !olu#a reta .erti!al* 2!3 Ma#(etro ti0o tu%o

i#!li#ada*

)*/*/*/* Ma#(etros El7sti!os

Este tipo de instrumento de medi3,o de press,o baseia-se na lei de

oo>e sobre elasticidade dos materiais6 ' lei enuncia 8ue# Ho módulo da "or3a

aplicada em um corpo % proporcional de"orma3,o pro7ocadaI6 Gu se9a:

de"le.,o do elemento el)stico e o mo7imento resultante s,o proporcionais

press,o aplicada6

Gs medidores de press,o tipo el)stico s,o submetidos a 7alores de

press,o sempre abai.o do limite de elasticidade: pois assim cessada a "or3a aele submetida o medidor retorna a sua posi3,o inicial sem perder suas

características6

G medidor de press,o por de"orma3,o mais conhecido e utili0ado na

ind;stria % o tubo de (ourdon6

Fi4*/$ Tu%o de 8ourdo#

)*/*/*9* Ma#(etros El:tri!os

Gs manômetros el%tricos conhecidos como transdutores el%tricos de

press,o s,o constituídos de um elemento prim)rio com uma medida 8ue

con7erte a press,o de entrada em um sinal el%trico de saída: proporcional

press,o6

)*/*9* I#!erte;a< !ali%ra&'o de a#(etros e erros de edi&'o$

3



Medi3,o consiste no con9unto de opera3es 8ue tem por ob9eti7o

determinar o 7alor de uma grande0a "ísica6 G 7alor encontrado pela medi3,o

nunca % e.ato: pois h) uma series de erros associados a esta medi3,o: 8ue

de7e ser in"ormado atra7%s de um parâmetro denominado incerte0a6 Gs trJs

tipos de erros 8ue pro7ocam in"luJncia na medi3,o s,o#• Erros grosseiros - de7em ser e7itados?• Erros sistem)ticos - s,o a8ueles 8ue sempre se repetem na

mesma condi3,o? e:• Erros aleatórios - s,o a8uele 8ue n,o necessariamente se

repetem na mesma condi3,o6

+a a7alia3,o do resultado da medida se "a0 necess)rio 7eri"icar a

e.atid,o e a precis,o do 7alor obtido le7ando-se em conta todas as

inter"erJncias 8ue in"luenciam o processo de medi3,o6

Km termo importante de se de"inir ao "alar sobre medi3,o % a calibra3,o6

*alibra3,o % o m%todo de le7antamento dos erros atra7%s da

compara3,o de um con9unto de opera3es 8ue estabelecem: com certas

condi3es: a rela3,o entre os 7alores indicados por um instrumento

ou sistema de medi3,o com os 7alores estabelecidos por padres6

Essa compara3,o permite a9ustar manômetros 9) 8ue se torna possí7el

determinar o erro da medi3,o 8ue % dada por#

E M =Pressão verdadeira- Pressão do manômetro sob teste

/* DESENVOLVIMENTO

/*)* Pro!edie#to E=0erie#tal

/*)*)* Prieiro Pro!esso

Deu-se partida na bomba e dei.ou-se as 7)l7ulas e 4 abertas:

sendo 8ue na 7)l7ula hou7e pouca 7a0,o6 *om isso o pist,o subiu

lentamente e sua7emente at% 8ue o "uro de sangria "osse e.posto e a )gua

passou a gote9ar por esse "uro: at% elimina3,o do ar contido na mangueira6

Quando o ar contido na mangueira "oi totalmente e.pelido: "echou-se a

7)l7ula e desligou-se a bomba6 G manômetro de peso morto e o manômetro

de (ourdon esta7am ligados entre si e isolados da bomba de alimenta3,o6

4



'dicionou-se pesos gradualmente sobre o pist,o e: a cada peso: "e0-se

a leitura no manômetro de (ourdon6 Gbs6# ' primeira medida "oi sem pesos no

pist,o: 7isto 8ue seu peso era de 1:5 g"6

$etirou-se os pesos gradualmente do pist,o e: a cada peso: "e0-se a

leitura no manômetro de (ourdon6Leituras anotadas na "olha de teste e c)lculo dos erros6

/*)*/* Se4u#do Pro!esso

Fechou-se a tampa do reser7atório de óleo e acionou-se o 7olante:

pausando o 7alor de leitura do manômetro em 0ero6

'ciono-se o 7olante aumentando a press,o com inter7alos de 1:5

g"/cm

4

e registro-se os 7alores lidos nos outros manômetros6 'notou-setamb%m os 7alores lidos nos outros manômetros 8uando o 7olante do

manômetro padr,o esta7a posicionado no ponto 0ero6

$epitiu-se o mesmo processo decrescendo os 7alores da press,o do

manômetro padr,o com inter7alo de 1:5 g"/cm46

Leituras anotadas na "olha de teste e c)lculo dos erros6

/*/* E1ui0ae#tos

/*/*)* Primeira montagem *alibra3,o do manômetro de (ourdonatra7%s do manômetro de peso morto6

Fi4*9$ Ma#(etro de 0eso orto

C Manômetro de (ourdon a ser a"erido# manômetro a ser calibrado64C !ist,o# % uma pe3a mó7el hori0ontalmente 8ue tem como

"inalidade absor7er a "or3a e.ercida pelos pesos6NC !esos# e.ercem press,o sobre o pist,o mó7el62C Furo de sangria# permite a retirada de ar no interior do pist,o6

5



5C (omba# respons)7el pelo bombeamento de )gua nas 7)l7ulas6

Fi4*>$ Ma#(etro de 0eso orto

Legenda#

C Manômetro de (ourdon a ser a"erido

4C (omba centrí"uga

NC )l7ula de (lo8ueio

2C Furo de sangria

5C !esos

OC !ist,o

464646 !egunda montagem *alibra3,o do manômetro de (ourdon e

do transdutor el%trico de press,o atra7%s da bomba dea"eri3,o

6



Fi4*?$ 8o%a de !ali%ra&'o

C (omba de pist,o manual# respons)7el pelo bombeamento do óleo

nas 7)l7ulas64C $eser7atório de óleo# recipiente 8ue arma0ena o óleo 8ue ser)

pressionado pelo 7olante6NC Manômetro de (ourdon padr,o# manômetro calibrado usado

como re"erJncia62C Manômetro de (ourdon a ser a"erido# manômetro a ser calibrado65C ransdutor el%trico de press,o# dispositi7o el%trico 8ue ir) receber

a press,o mecânica e.ercida pelo óleo sobre sua super"ície e

trans"ormar em um sinal el%trico: 8ue ser) tratado e utili0ado pelo

e8uipamento de monitora3,o6OC !ainel digital# dispositi7o mostrador dos 7alores de press,o6

/*9* Dados O%tidos

!ara o c)lculo do erro utili0a-se#

Erro=¿ pressão padrão− pressãomedida∨¿

!ara a trans"orma3,o de (ar para g"/cm4#

1 ¿̄1,0197162 Kgf / cm2

Ta%ela @)$ MENINAS COMPLETEM AUITa%ela @)$ Folha de teste do primeiro processo

'(EL' 1

7



Fi4*B$ Gr7i!o de !ali%ra&'o do a#(etro

Fi4*$ Gr7i!o de erro e u#&'o da 0ress'o .erdadeira

Ta%ela @/$ Folha de teste do segundo processo

'(EL' 14

8



Fi4*$ Gr7i!o de !ali%ra&'o do a#(etro a 0artir da leitura do

a#(etro de 8ourdo# 0adr'o

Fi4*$ Gr7i!o de erro e u#&'o da leitura do a#(etro de 8ourdo#

0adr'o

9



Fi4*)@$ Gr7i!o de !ali%ra&'o do tra#sdutor el:tri!o

Fi4*))$ Gr7i!o de erro e u#&'o da leitura do tra#sdutor el:tri!o

/*>* A#7lise de Dados

*om o intuito a7aliar os erros de instrumentos de medida de press,o:

e.ecutamos os procedimentos descritos6 rabalhamos com dois tipos de

manômetros: o mecânico e o el%trico6 '8uele era do tipo (ourdon e este pode

ser chamado de transdutor el%trico6

10



+a primeira montagem: usamos HpesosI padres para calibrar um

manômetro do tipo (ourdon6 'plicamos "or3as crescentes sobre uma )rea

conhecida e 7eri"icamos a leitura do manômetro conectado ao sistema6 's

"or3as aplicadas e os 7alores "ornecidos pelo manômetro est,o descritos na

abela 6 ' partir do 7alor 7erdadeiro da press,o aplicada pelos HpesosI e dos7alores "ornecidos pelo manômetro: calculamos o erro de cada medica3,o @

Erro=¿ pressão padrão− pressãomedida∨¿ C6 G erro do processo de carga %

descrito pela linha preta na "igura P6 $epetimos todo o procedimento para o

caso de descarga e obti7emos o gr)"ico de erro descrito pela linha 7ermelha da

"igura P6 ' "igura mostra 8ue determinadas medi3es "oram e.atas: uma 7e0

8ue coincidiram com o 7alor de re"erJncia: ou se9a: certos pontos possuem o

mesmo 7alor na abscissa e na ordenada6 Gs pontos 8ue n,o coincidiram com o

7alor real apresentaram erro de no m).imo 1:46 G con9unto de dados obtidos

n,o % e.ato: por%m eles e.ibem uma boa precis,o6 'ssim: o processo de

calibra3,o nos mostrou 8ue o manômetro est) "ornecendo leituras est)7eis e

coerentes6 Logo: o aparelho n,o necessita de a9ustes imediatos6

' cur7a de calibra3,o da "igura O con"irma a hipótese "ormulada a partir

dos erros6 Ela mostra 8ue uma mesma press,o aplicada na carga ou na

descarga produ0 medi3es semelhantes: s 7e0es iguais6 'ssim: podemos

a"irmar 8ue "enômenos como a histerese mecânica n,o ocorreram durante o

e.perimento6 Essa in"orma3,o % importante: 7isto 8ue o manômetro de

(ourdon % um manômetro el)stico6 Dessa "orma: ele "unciona de acordo com a

Lei de oo>e: apresentando de"le.,o no ponteiro proporcional a press,o

aplicada6 Quando o e8uipamento % utili0ado para medir presses superiores as

8uais ele suporta elasticamente: a histerese mecânica acontece6 +esses

casos: o ponteiro do manômetro n,o passa pelos mesmos pontos nosprocessos de carga e de descarga6 Quando a press,o aplicada cessa: o

ponteiro marca um 7alor superior ao 8ue ele registra7a no início do

e.perimento6 Kma de"orma3,o residual permanece6

'pesar da boa precis,o do e.perimento: os erros podem ser 9usti"icados

pelo 7a0amento de )gua ao redor do pist,o6 Esse 7a0amento pro7a7elmente

aumenta 8uando a "or3a aplicada no pist,o aumenta: por isso: os erros

encontrados "oram maiores para as cargas mais ele7adas6 Gutras e.plica3es

11



para os erros tamb%m podem ser citadas: tais como# erro de parala.e durante

as leituras: HpesosI com massas di"erentes do 7alor considerado @1:5gC6

+o segundo e.perimento: usamos um manômetro de (ourdon padr,o

para calibrar um transdutor e outro manômetro de (ourdon6 'prendemos 8ue

neste tipo de calibra3,o % necess)rio 8ue o padr,o se9a de0 7e0es maispreciso 8ue o manômetro a ser calibrado6 sso garante 8ue o erro associado ao

padr,o Hest) numa casa decimalI 8ue n,o inter"ere na medida do instrumento

em processo de calibra3,o6

'nalisando a "igura R: 7emos 8ue o manômetro calibrado apresentou

menor erro nas medi3es de presses intermedi)rias6 comum aparelhos

diminuírem sua precis,o 8uando operados nos e.tremos de sua escala: o 8ue

pode 9usti"icar a cur7a de erro encontrada6 ' cur7a de calibra3,o desseinstrumento @Figura SC mostra 8ue o aparelho % capa0 de "ornecer 7alores

e.atos e 8ue as leituras do processo de carga s,o semelhantes s leituras da

descarga6 ' coerJncia entre os resultados desses dois processos e7idencia

uma boa precis,o do manômetro6 sso ainda compro7a 8ue o manômetro n,o

so"reu histerese diante das presses aplicadas6

' "igura e.ibe a cur7a de erro do transdutor 8ue "oi calibrado 9unto

com o manômetro6 +ela podemos perceber 8ue o erro m).imo do e8uipamento

% de 1:4: o 8ue indica uma boa pro.imidade entre as medidas e o 7alor

7erdadeiro6 ' cur7a de calibra3,o desse aparelho @"igura 1C e.pe a

correspondJncia das leituras das presses de carga e descarga6 emos 8ue

essas leituras se di"erenciam em no m).imo T 1: para uma mesma press,o

7erdadeira aplicada6 'ssim: a calibra3,o dos manômetros mostrou 8ue eles

est,o em condi3es de uso6

' tabela 4 tra0 7alores de press,o em bar e em "gf#cm$ para o

transdutor: uma 7e0 8ue as medidas "oram "eitas na primeira unidade e

con7ertidas para a segunda6 ' con7ers,o "oi reali0ada da seguinte maneira#

>g"/cm4 ----------- 1:RS1P bar

. ----------- 1:N bar

. A 1:N15R >g"/cm4 U 1:N >g"/cm4

*omo as medi3es possuíam apenas uma casa decimal: o 7alor lido "oi

con7ertido e arredondado para essa mesma "ai.a6 Esse arredondamento "e0

12



com 8ue as tabelas n,o mostrassem resultados di"erentes para as duas

escalas6

Gs possí7eis erros associados calibra3,o simultânea dos dois

e8uipamentos s,o# erros de parala.e tanto na leitura do padr,o 8uanto na

leitura no manômetro mecânico: erros de distribui3,o de press,o pelos ramaisde saída @cada manômetro receberia uma press,o di"erenteC: manômetro

padr,o necessitando de a9ustes6

*omparando os procedimentos e 4: 7emos 8ue ambos os m%todos de

calibra3,o "orneceram resultados semelhantes6 ' 7antagem do segundo

m%todo % 8ue ele permite a calibra3,o simultânea de mais de um manômetro6

G primeiro se destaca por ser mais r)pido6

9* CONCLUS,O

+o primeiro processo: os erros encontrados na leitura da press,o no

manômetro de (ourdon "oram pe8uenos comparados a press,o 7erdadeira do

manômetro de peso morto: podendo associar esse erro a um erro sistem)tico

9) 8ue o manômetro de peso morto apresenta7a um 7a0amento na 7)l7ula e o

processo de7eria ser "eito de "orma r)pida6

+o segundo processo: os possí7eis erros associados calibra3,o

simultânea dos dois e8uipamentos s,o# erros de parala.e tanto na leitura do

padr,o 8uanto na leitura no manômetro mecânico: erros de distribui3,o de

press,o pelos ramais de saída @cada manômetro receberia uma press,o

di"erenteC: ou o manômetro padr,o necessitando de a9ustes6

*omparando os procedimentos e 4: 7emos 8ue ambos os m%todos decalibra3,o "orneceram resultados semelhantes6 ' 7antagem do segundo

m%todo % 8ue ele permite a calibra3,o simultânea de mais de um manômetro6

G primeiro se destaca por ser mais r)pido6

' coerJncia entre os resultados desses dois processos e7idencia uma

boa precis,o dos manômetros6 sso ainda compro7a 8ue os manômetros n,o

so"reram histerese diante das presses aplicadas6

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'ssim: os processos de calibra3,o mostraram 8ue os manômetros est,o

"ornecendo leituras est)7eis e coerentes6 Logo: os aparelhos n,o necessitam

de a9ustes imediatos6

>* 8I8LIOGRAFIA

<= !$+*V!G DE !'W*'L#

http#//XXX6i"6u"rgs6br/te./"is112N/41144/&e"erson/LeiY41deY41Wte7inY41-

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Y*NY'4nica6htm\

'cessado em# 41 de "e7ereiro6 4126

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http://www.dfq.pucminas.br/apostilas/eng_fis2_civil/fis2p7_Histerese%20Mec%C3%A2nica.htm






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