Manômetro de Coluna

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Helder Anibal Hermini

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Manômetro de Coluna

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  • Helder Anibal Hermini

  • Manmetro de LquidoPrincpio de funcionamento e construo um instrumento de medio e indicao local de presso baseado na equao manomtrica. Sua construo simples e de baixo custo. Basicamente constitudo por tubo de vidro com rea seccional uniforme, uma escala graduada, um lquido de enchimento e suportados por uma estrutura de sustentao. O valor de presso medida obtida pela leitura da altura de coluna do lquido deslocado em funo da intensidade da referida presso aplicada.

  • Equao ManomtricaEsta equao relaciona as presses aplicadas nos ramos de uma coluna de medio e altura de coluna do lquido deslocado. A equao apresenta-se como a expresso matemtica resultante dessa relao.

  • Lquidos de EnchimentoA princpio qualquer lquido com baixa viscosidade, e no voltil nas condies de medio, pode ser utilizado como lquido de enchimento. Entretanto, na prtica, a gua destilada e o mercrio so os lquidos mais utilizados nesses manmetros.

  • Faixa de MedioEm funo do peso especfico do lquido de enchimento e tambm da fragilidade do tubo de vidro que limita seu tamanho, esse instrumento utilizado somente para medio de baixas presses.Em termos prticos, a altura de coluna mxima disponvel no mercado de 2 metros e assim a presso mxima medida de 2 mH2O caso se utilize gua destilada, e 2 mHg com utilizao do mercrio.

  • TIPOS DE MANMETRO LQUIDOManmetro tipo Coluna em UO tubo em U um dos medidores de presso mais simples entre os medidores para baixa presso. constitudo por um tubo de material transparente (geralmente vidro) recurvado em forma de U e fixado sobre uma escala graduada. A figura 7 mostra trs formas bsicas.

  • No tipo ( a ), o zero da escala est no mesmo plano horizontal que a superfcie do lquido quando as presses P1 e P2 so iguais. Neste caso, a superfcie do lquido desce no lado de alta presso e, conseqentemente sobe no lado de baixa presso. A leitura se faz, somando a quantidade deslocada a partir do zero nos lados de alta e baixa presso.TIPOS DE MANMETRO LQUIDOManmetro tipo Coluna em U

  • No tipo ( b ), o ajuste de zero feito em relao ao lado de alta presso. Neste tipo h necessidade de se ajustar a escala a cada mudana de presso.TIPOS DE MANMETRO LQUIDOManmetro tipo Coluna em U

  • No tipo ( c ) a leitura feita a partir do ponto mnimo da superfcie do lquido no lado de alta presso, subtrada do ponto mximo do lado de baixa presso. A leitura pode ser feita simplesmente medindo o deslocamento do lado de baixa presso a partir do mesmo nvel do lado de alta presso, tomando como referncia o zero da escala.TIPOS DE MANMETRO LQUIDOManmetro tipo Coluna em U

  • Manmetro tipo Coluna Reta VerticalO emprego deste manmetro idntico ao do tubo em U. Nesse manmetro as reas dos ramos da coluna so diferentes, sendo a presso maior aplicada normalmente no lado da maior rea.

  • Manmetro tipo Coluna Reta VerticalEssa presso, aplicada no ramo de rea maior provoca um pequeno deslocamento do lquido na mesma, fazendo com que o deslocamento no outro ramo seja bem maior, face o volume deslocado ser o mesmo e sua rea bem menor.

  • Manmetro tipo Coluna Reta VerticalComo o volume deslocado o mesmo, teremos:Chamando as reas do ramo reto e do ramo de maior rea de a e A respectivamente e aplicando presses P1 e P2 em suas extremidades teremos pela equao manomtrica:Substituindo o valor de h1 na equao manomtrica, teremos:Como A muito maior que a, equao anterior pode ser simplificado e reescrita. Assim teremos a seguinte equao utilizada para clculo da presso.

  • Manmetro tipo Coluna InclinadaEste Manmetro utilizado para medir baixas presses na ordem de 50 mmH2O. Sua construo feita inclinando um tubo reto de pequeno dimetro, de modo a medir com boa preciso presses em funo do deslocamento do lquido dentro do tubo. A vantagem adicional a de expandir a escala de leitura o que muitas vezes conveniente para medies de pequenas presses com boa preciso ( 0,02 mmH2O).

  • Manmetro tipo Coluna Reta VerticalComo o volume deslocado o mesmo, teremos:Chamando as reas do ramo reto e do ramo de maior rea de a e A respectivamente e aplicando presses P1 e P2 em suas extremidades teremos pela equao manomtrica:Substituindo o valor de h1 na equao manomtrica, teremos:Como A muito maior que a, equao anterior pode ser simplificado e reescrita. Assim teremos a seguinte equao utilizada para clculo da presso.

  • Manmetro tipo Coluna InclinadaA figura representa o croqui construtivo desse manmetro, onde: o ngulo de inclinao a e A so reas dos ramos. P1 e P2 so as presses aplicadas, sendo P1 > P2.

  • Manmetro tipo Coluna Inclinada

  • Dois instrumentos so mais usados para medir a presso atmosfrica usualmente:Barmetro de mercrioBarmetro Aneroid (sem fluido) Medio da Presso AtmosfricaGeneralidades e Conceitos

  • O barmetro de mercrio foi inventado em 1643 por TORRICELLI, e funciona porque o ar tem peso. TORRICELLI observou que se a abertura de um tubo de vidro fosse enchida com mercrio, a presso atmosfrica iria afetar o peso da coluna de mercrio no tubo. Medio da Presso AtmosfricaBarmetro de Mercrio

  • Quanto maior a presso do ar, mais comprida fica a coluna de mercrio. Assim, a presso pode ser calculada, multiplicando-se o peso da coluna de mercrio pela densidade do mercrio e pela acelerao da gravidade.Medio da Presso AtmosfricaBarmetro de Mercrio

  • IluminaoTemperatura Para manter a impreciso dentro de uma faixa de 0,001% (0,003 pol.Hg) a temperatura do mercrio deve ser mantida dentro de uma faixa de +/- 1o FAlinhamento vertical do barmetro

    Medio da Presso AtmosfricaFatores de impreciso de leitura em barmetros de mercrio

  • Efeitos capilares A qualidade do barmetro funo do dimetro do tubo utilizado.Efeito de elevao Um barmetro lido a uma elevao diferente do local onde foi testado dever ser corrigido.

    Medio da Presso AtmosfricaFatores de impreciso de leitura em barmetros de mercrio

  • Medio da Presso AtmosfricaBarmetro Aneroid A maioria dos barmetros so anerides (funcionam sem lquido). Eles consistem em uma pequena caixa de metal, fechada a vcuo. Um lado fixo e o outro ligado a uma forte mola que evita que a caixa se abra. O lado mvel se expande se a presso do ar diminui e se comprime se a presso do ar aumenta. A posio do lado mvel indicada por um ponteiro.

  • Medidores de Presso Mecnicos Medidores de presso mecnicos utilizam a deformao de um elemento elstico para indicar o valor da presso aplicada sobre ele. Estes medidores podem ser divididos em trs categorias:Tubos de Bourdon,Diafragmas MetlicosFoles

  • Medidores de BourdonO tubo de Bourdon formado por um tubo oval que tende a ficar circular com a aplicao de uma presso interna. O tubo de Bourdon pode ser curvado em vrias formas constituindo o elemento sensor de diversos medidores. Existem configuraes na forma de C, helicoidal, espiral e torcida. O medidor de tubo helicoidal que possui a uma vantagem principal sobre a configurao C, ele pode indicar o maior movimento sem o uso de engrenagens.

  • Medidores de Bourdon

  • Medidores de Bourdon O medidor tipo tubo de Bourdon universalmente utilizado na faixa de 0 - 10 psi at 50.000 psi. A faixa baixa depende da capacidade do tubo acionar o ponteiro. Sua preciso depende do processo de fabricao chegando 0,1% ou 0,5% da escala. Alguns desses medidores so ainda incrementados com compensadores trmicos, normalmente uma barra bimetlica integrada ao sistema do ponteiro para minimizar o erro.

  • Manmetro de Presso DiferencialEste tipo construtivo, adequado para medir a diferena de presso entre dois pontos quaisquer do processo. composto de dois tubos de Bourdon dispostos em oposio e interligados por articulaes mecnicas.

  • So manmetros com dois Bourdons e mecanismos independentes e utilizados para medir duas presses distintas, porm com mesma faixa de trabalho. A vantagem deste tipo est no fato de se utilizar uma nica caixa e um nico mostrador.Manmetro Duplo

  • Manmetro com Selagem LquidaEm processos industriais que manipulam fluidos corrosivos, viscosos, txicos, sujeitos alta temperatura e/ou radioativos, a medio de presso com manmetro tipo elstico se torna impraticvel pois o Bourdon no adequado para essa aplicao, seja em funo dos efeitos da deformao proveniente da temperatura, seja pela dificuldade de escoamento de fluidos viscosos ou seja pelo ataque qumico de fluidos corrosivos.

  • Manmetro com Selagem LquidaNesse caso, a soluo recorrer a utilizao de algum tipo de isolao para impedir o contato direto do fluido do processo com o Bourdon.

  • Existem basicamente dois tipos de isolao utilizada:Manmetro com Selagem LquidaIsolao com selagem lquida - Utiliza um fluido lquido inerte em contato com o Bourdon e que no se mistura com o fluido do processo. Nesse caso usado um pote de selagem.

  • Isolao com selagem lquida e diafragma como selo - O fluido de selagem mais utilizado nesse caso a glicerina, por ser inerte a quase todos os fluidos. Este mtodo o mais utilizado e j fornecido pelos fabricantes quando solicitados.

    Manmetro com Selagem Lquida

  • Manmetro com Sensor Tipo DiafragmaO Manmetro com sensor tipo Diafragma um disco circular utilizado para medir presses geralmente de pequenas amplitudes.

  • Manmetro com Sensor Tipo DiafragmaO Manmetro com sensor tipo Diafragma composto por uma membrana fina de material elstico, metlico ou no. Neste manmetro, uma membrana fica sempre oposta a uma mola. Ao aplicar-se uma presso no diafragma haver um deslocamento do mesmo at um ponto onde a fora da mola se equilibrar com a fora elstica do diafragma. Este deslocamento resultante transmitido a um sistema com indicao (ponteiro) que mostra a medio efetuada.

  • Os diafragmas metlicos so usados para medio de presso relativamente baixas. O diafragma pode ser plano (disco circular plano) ou pode ser corrugado. Manmetro com Sensor Tipo Diafragma

  • Os diafragmas mais corrugados so geralmente usados em dimetros maiores produzindo assim uma maior deflexo linear para baixa presso. Entretanto com maiores dimenses e baixa presso, a resposta dinmica pobre e o diafragma corrugado ento usado para medidas de presso estticas. Manmetro com Sensor Tipo Diafragma

  • Manmetro de Diafragma tipo CpsulaUm tipo de barmetro Aneroid composto a partir de dois diafragmas corrugados com seus permetros soldados na forma de uma cpsula evacuada mecanicamente, conectada a um ponteiro e uma escala. Vrias cpsulas montadas em srie resultam em um deslocamento suficiente para acionar o ponteiro e o sistema de engrenagem. Estes manmetros so geralmente usados para medio a baixa presso em vcuo. O movimento do diafragma composto transferido por um sistema mecnico para uma escala.

  • Manmetro tipo foleFole um dispositivo que possui ruga no crculo exterior que tem a possibilidade de expandir-se e contrair-se em funo de presses aplicadas no sentido do eixo. Como a resistncia presso limitada, usado para baixa presso.

  • Manmetro PadroOs manmetros utilizados como padro devem ter preciso superior em relao aos manmetros que sero calibrados.De acordo com as normas de medio, obriga-se a utilizar instrumentos padres que foram aprovados em inspeo.Dois tipos de manmetros foram aprovados como padro: Manmetro tipo coluna, e Manmetro tipo peso morto (peso esttico).

  • Medidor de Peso Morto(Calibrador de Barmetros e Manmetros)

  • Medidor de Peso Morto(Calibrador de Barmetros e Manmetros)Medidores de Peso Morto so usados principalmente como padres para calibrao de outros medidores menos precisos ou transdutores. O instrumento a ser calibrado ligado a uma cmara cheia de fludo cuja presso pode ser ajustada por meio de algum tipo de bomba ou vlvula de sangria. Esta cmara tambm ligada por um cilindro-pisto vertical ao quais vrios pesos padres podem ser aplicados.

  • Medidor de Peso Morto(Calibrador de Barmetros e Manmetros)No interior da cmara, a presso cresce lentamente at que o pisto com o peso "flutue" e, neste momento a medida do instrumento deve ser igual ao peso suportado pelo pisto dividido por sua rea.

  • Manmetro Tipo Coluna LquidaA capacidade mxima de presso que se pode medir com este tipo de manmetro 2,2 kgf/cm 2 e sua tolerncia de 1/400 do valor da presso mxima.