Noções básicas de medição de pressão
Nos processos de transformações industriais uma das variáveis de processo mais comum dentre eles é a variável pressão. Pois através dessa variável podemos realizar medições de outras variáveis como exemplo medição de Fluxo, pois é possível medir a vazão utilizando o princípio de bernoulli que estabeleceu que quando uma massa de fluido passa por uma restrição em um duto ele aumenta de velocidade, consequentemente a pressão no ponto de restrição diminui proporcionalmente ao aumento da velocidade.
Outro exemplo é o uso de pressão para medir a temperatura em um sistema fechado cheio de fluido, como sabemos quando aquecemos um fluido esse expande como ele está em um sistema fechado esse irá aumentar a sua pressão.
Poderíamos citar muitos outros exemplos mas esse não é o foco desse artigo.
Pelo pouco que já apresentamos já podemos constatar o quanto a pressão é um comum se não a mais comum quando comparada as demais variáveis utilizadas nos processos industriais. Em todos os processo utilizamos bombas ,compressores ou geradores de vapor a maneira mais fácil de acompanhar o funcionamento desses sistemas e através da medição de pressão nos vasos.
O que é pressão?
Pressão e uma força aplicada de forma perpendicular em uma área.
Tipos de pressão exercida por fluidos
Pressão produzida por líquidos
Todos os fluidos (líquidos e gases) têm peso, Quando esse é armazenado em um recipiente esse pode exercer uma pressão contra a parede desse recipiente. A pressão exercida por um líquido é definida em função do ponto em relação a altura do fluido em relação a sua superfície. A pressão medida nesse ponto é independente do formato do recipiente ou vaso.
No diagrama acima, as pressões exercidas no fundo de cada vaso são iguais, desde que os líquidos tenham a mesma densidade e a mesma altura
Pressão produzida por densidade
Considerando de forma resumida que a densidade é o peso de um metro cúbico do material. Considerando que Líquidos diferentes certamente para mesma altura apresentaram pesos diferentes e, portanto, criariam pressões diferentes.
Como sabemos que a pressão é igual à força (ou peso) sobre uma área unitária, e em qualquer altura de coluna, o peso do líquido contido varia com a densidade; portanto, a mudança de densidade mudará a pressão do recipiente.
Pressão produzida por gases
Para estudar alguns dos princípios que regem o comportamento dos gases, usaremos o ar como gás comum conhecido.
Como o ar tem peso, ele cria pressão estática, da mesma forma que os líquidos. Um metro cúbico de ar pesa cerca de 0,028 kg . Uma sala de 3 metros de largura, 6 metros de comprimento e 2,5 metros de altura tem 45 metros cúbicos de ar pesando cerca de 58 kg. A camada profunda de ar que cobre a Terra exerce uma pressão conhecida como pressão atmosférica e é de cerca de 14,7 psi ao nível do mar.
Pressão resultante da carga externa
Aqui vamos buscar entender como encontrar a pressão total de um sistema quando esse recebe uma carga(energia) externa. Em um sistema a pressão total e ou final será sempre igual em todos os pontos de um vaso sobre pressão neste caso o vaso pode ser considerado qualquer sistema sobre pressão, no caso de uma bomba a pressão total será a pressão de coluna que essa bomba tem em sua entrada somada a pressão que ela pode exercer. Qual vamos avaliar a pressão total em um vaso essa pressão dependerá da carga ou (peso=pressão hidrostática) do líquido sendo manuseado mais qualquer pressão externa exercida no líquido sendo manuseado. A figura abaixo mostra o efeito da pressão externa.
Um vaso aberto para atmosfera cheio de água até uma altura de 6 metros e . A pressão manométrica no fundo desse vaso seria igual ao valor da coluna de líquido (pressão hidrostática) Ph= Coluna do líquido x densidade do fluido(H2O) neste caso Ph =6m x 1 = 6mH2O = 6000mm h2O = 58kpa. Considerando esse mesmo vaso agora aplicando pressão de ar de 1380 KPa A pressão encontrada no fundo do vaso sera a soma pressão aplicada mais a coluna da pressão do liquido (1380 KPa + 58 Kpa) = 1438 kPa = 208,66 PSI.
Entendendo as pressões
Para que possamos entender melhor precisamos entender algumas definições das pressões. Iniciaremos conhecendo as referências, uma das pressões que usamos como referência que mais mais lógica é a pressão absoluta, esta é a pressão que denominamos como zero absoluto – Esta pressão existe sobre a condição de vácuo perfeito. Tomando esse ponto como referencia as pressões medidas a partir desse ponto são chamadas de pressão absolutas.
O outro ponto de referência usado é a pressão atmosférica.
A dificuldade com este ponto de referência é que ela muda com a altitude (referência com o nível do mar) e em certa medida com as condições meteorológicas. No nível do mar ou próximo a ele, essa pressão é de cerca de 14,7 psia ou 29,9 polegadas ou 760 mmHga.
Pressão absoluta, P abs
A pressão absoluta é a pressão medida em relação à pressão zero (vácuo).
Pressão Manômetrica, P (relativa)
A pressão manométrica (ou às vezes chamada de pressão relativa) é a pressão medida por um manômetro tendo como a referência a pressão atmosférica.
Um manômetro indica a diferença entre a pressão em um sistema ou vaso e a pressão atmosférica local. Muitas das vezes não nos atentamos porém quando observamos o funcionamento do Bourdon a pressão atmosférica esta atuando na parte de fora do Bourdon e a pressão do vaso no interior do Bourdon por isso a pressão também chamada de pressão relativa.
No entanto, tenha cuidado! ao ler um manômetro; determinar se está lendo a pressão absoluta ou a pressão manométrica, normalmente indicada por “a” ou “g”, por exemplo, psia ou barg.
Pressão atmosférica, P atm
A pressão atmosférica é a pressão medida na superfície terra ao nivel do mar Essa pressão é formada pelo peso dos gases da atmosfera da terra. Porém, a dificuldade é que muda com a altitude e a umidade.
Assim, a pressão atmosférica pode variar de uma área ou lugar para outro.
Pressão Diferencial (DP)
A pressão diferencial é a diferença de pressão, medida entre dois pontos de pressão diferentes, por exemplo, entre a pressão desconhecida e uma pressão atmosférica local.
Pressão hidrostática
A pressão de carga é a pressão exercida por um líquido indicada pela altura do líquido em uma coluna de líquido.
Isso depende de;
1. a altura da coluna de líquido.
2. a densidade relativa do líquido.
Pressão Hidrostática = D x h x 9,8 kPa
onde, D = densidade relativa do líquido, h = a altura do líquido g = força gravitacional
Nota: A densidade relativa é a densidade de um líquido em relação à densidade padrão de referência (água = 1000 kgm -3 )
Vácuo
A pressão inferior à pressão atmosférica é chamada de vácuo.
O vácuo é a falta de fluido de ar. A escala de vácuo se estende entre o ponto de referência zero absoluto e a pressão atmosférica, portanto, não é uma pressão positiva. É tratada como uma força de sucção ou pressão negativa.
Conversões de pressão entre unidades
Aprenda a ler e converter as unidades de pressão do manômetro
Métodos de medição de pressão
Existem 3 métodos básicos para medição de pressão;
I. O primeiro método envolve equilibrar a pressão desconhecida contra a pressão produzida por uma coluna de líquido de densidade conhecida.
II. O segundo método envolve permitir que a pressão desconhecida atue em uma área conhecida e medir a força resultante direta ou indiretamente.
III. O terceiro método envolve permitir que a pressão desconhecida atue sobre um material elástico e medir a tensão ou deformação resultante.
Procedimento de calibração transmissor de pressão no processo