aula2

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Instrumentação Capítulo 6. Medição de Pressão 6.1 Introdução Resposta Dinâmica Dispositivos Mecânicos de Medição de Pressão e Calibração Sensores Eletrônicos Baseados em Diafragma Instrumentação Capítulo 6. Medição de Pressão Universidade Federal do Ceará 22 de setembro de 2014

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  • InstrumentaoCaptulo 6.Medio de

    Presso

    6.1Introduo

    RespostaDinmica

    DispositivosMecnicosde Mediode Presso eCalibrao

    SensoresEletrnicosBaseados emDiafragma

    InstrumentaoCaptulo 6. Medio de Presso

    Universidade Federal do Cear

    22 de setembro de 2014

  • InstrumentaoCaptulo 6.Medio de

    Presso

    6.1Introduo

    RespostaDinmica

    DispositivosMecnicosde Mediode Presso eCalibrao

    SensoresEletrnicosBaseados emDiafragma

    Termos e definies

    A presso expressa em unidades de tenso (F/A) e, emum sentido geral, pode ser considerada um dos tipos detenso (normal);Presso Absoluta: Valor absoluto de F/A exercido em umfluido;Presso Manomtrica: Diferena entre a presso absoluta ea presso atmosfrica local, a qual tomada comoreferncia.

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    SensoresEletrnicosBaseados emDiafragma

    Principais Configuraes de Sensores/Instrumentos

    Faixas de operao:

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    SensoresEletrnicosBaseados emDiafragma

    Natureza da grandeza presso

    Tem origem na transferncia de quantidade de movimento entreas molculas do fluido e a superfcie sobre a qual exercida.

    Para um gs ideal:

    p =13nmvrms (1)

    onden a densidade em base molar;m a massa molar;vrms a velocidade molecular rms.

    Tambm pode-se mostrar que:

    vrms =

    3kTm

    (2)

    ondek a constante de Boltamann;T a temperatura absoluta (K).

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    SensoresEletrnicosBaseados emDiafragma

    Consideraes Importantes

    A resposta dinmica de um instrumento de medio de presso dependente de dois fatores principais:

    A resposta do elemento transdutor que sente a presso;A resposta do fluido transmissor da presso (canal, duto,etc...);A presso local na face do diafragma.

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    SensoresEletrnicosBaseados emDiafragma

    Amortecimento: razo de amplitude de pressodevido frico

    Considerando-se um escoamento laminar no tubo formado pelocanal de medio: pp0

    = 1{[1 (w/wn)2

    ]2+ 4h2 (w/wn)

    2}1/2 (3)

    sendo a frequncia natural do canal de medio e o fator deamortecimento dados por:

    wn =

    3r2c2

    4LVh =

    2cr3

    3LV

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    Amortecimento: projeto do sistema de medio

    Canais de medio podem operar como filtros passa baixa,como regra geral deve-se utilizar sistemas transdutor + canalcom frequencias caractersticas muito superiores s dofenmeno em medio. Tambm pode ocorrer erro de atraso defase. Observe-se o exemplo do livro:

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    Dispositivos Mecnicos de Medio de PressoManmetro em U e Barmetro

    O diferencial de presso em uma coluna de lquido dado por:

    p pa = gh (4)

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    O Calibrador de peso Morto

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    O Tubo de Bourdon

    Trata-se de um exemplo de sistema de medio generalizadobaseado em princpio mecnico. Possui alta confiabilidadedevido sua simplicidade (costuma travar!!!!).

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    SensoresEletrnicosBaseados emDiafragma

    Princpio de Operao dos Sensores Baseados emDiafragma

    O diferencial de presso entre a face externa e interna de umdiafragma aplica uma carga a ser detectada por meio dadeformao deste diafragma. Tenses de origem trmica (fluxode calor) e mecnica (deformao) podem interferir nasmedies.

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    SensoresEletrnicosBaseados emDiafragma

    Transdutor por Extensometria ou PiezoeltricoAlta velocidade

    Transdutores por extensometria no so utilizados atualmente,tendo sido substituidos por elementos piezorresistivos. Aaplicao de transdutores piezorresistivos predomina em casoscom baixas tenses/exigncias trmicas.

    Quando se deve medir presso em situao de alta cargatrmica, o transdutor piezoeltrico o equipamento indicado.

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    SensoresEletrnicosBaseados emDiafragma

    Transdutor Capacitivo ou IndutivoBaixa velocidade (1Hz)

    Nestes dispositivos o deslocamento do diafragma medido comum LVDT ou com a variao de uma capacitncia. Nota-se quea inrcia do sistema detector/diafragma costuma ser bemelevada, prejudicando a resposta em frequencia do sensor. Umaconfigurao mais interessante pode empregar uma colunalaser+detector.

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