3.1- Pressão

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA Escola Politécnica Departamento de Engenharia Mecânica

Instrumentação e Controle Noções básicas de automação e controle de processos ENG 233 – Ter. e Qui. - 19:00-21:00 – Sala 07.03.02

Professor

Geraldo Natanael Salvador-Ba 2010.2

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Sumário Plano de Curso – Conteúdo Programático 1. Conceito básicos. 2. Controle de Processo. 3. Pressão. 4. Temperatura. 5. Nível. 6. Vazão. 7. Controle. 8. Transmissão. 9. Noções de projeto. Instrumentação e Controle

Prof°° Geraldo Natanael Prof

Pressão

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Pressão - Revisão  Pressão: é a Força exercida (por um fluido) sobre uma Área (superfície).

 A unidade de Força: é Newton (N) em homenagem ao cientista Isaac Newton (1643-1727), definida como:

 A unidade de Pressão: no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o Pascal (Pa), em honra ao físico francês Blaise Pascal (1623-1662) definido como:

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Pressão - Revisão  Existem outras unidades que são usadas, como libras por polegada quadrada (psi), atmosferas (atm), bar e milímetros de mercúrio (mm Hg).

 PSI (Pound per Square Inch): libra por polegada quadrada, é a unidade de pressão no sistema inglês/ americano: 1 bar = 14,5 psi

 1 Kgf/cm2= 0,96788 atm = 14,22 psi (lbf/in2)

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Pressão - Conceitos  Pressão atmosférica: é a pressão exercida pela atmosfera terrestre medida em um barômetro de mercúrio, inventado por Torricelli em 1643. Ao nível do mar esta pressão é aproximadamente de 760 mmHg. Pressão atmosférica a várias altitudes Nível do mar

14,7psi

1 atm

3.000m

10,2psi

0,69 atm

6.000m

6,4psi

0,44 atm

9.000m

4,3psi

0,29 atm

12.000m

2,7psi

0,18 atm

15.000m

1,6psi

0,11 atm

 A gravidade da Terra age sobre as moléculas da atmosfera que tem massa.  A razão de o vácuo espacial não atrair as moléculas é o fato de não haver sucção para o vácuo espacial, pois não há pressão atmosférica que force as coisas para o vácuo.  O que há no espaço são as moléculas que percorrem este vácuo.

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Pressão - Conceitos  Pressão Relativa (manométrica): é a pressão medida em relação à pressão atmosférica, tomada como unidade de referência. 3,033 Kgf/cm² ABS Pressão Absoluta

2 Kgf/cm² Pressão Relativa

1,033 Kgf/cm² Pressão Atmosfera

0 Kgf/cm² Pressão zero absoluto

 Quando é omitida a informação de que a Pressão é Relativa ou Absoluta, devemos saber que a maior parte dos instrumentos medem por Pressão Relativa.

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Pressão - Conceitos  Psi (pound force per square inch): libra por polegada quadrada, é a unidade de pressão no sistema inglês/americano. Dentro desta unidade de medida encontramos uma sub-divisão: psia e psig.  bar = psi x 0.068948  1 Kgf/cm2= 14,22 psi (lbf/in2)  Pressão absoluta => Psia (pounds per square inch absolute): libras por polegada quadrada absoluta (inclui a pressão atmosférica), esta pressão varia de acordo com a altitude. Uma atmosfera é igual a 14,696 psia.  1psia = 1psig + 14,696  Pressão manométrica => Psig (abreviação de pounds per square inch gauge): libras por polegada quadrada manométrica. A pressão manométrica sempre ignora a pressão atmosférica (esta pressão é obtida por efeito mecânico de compressores, bombas, etc.)  1psig = 1psia - 14,696

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Pressão - Conceitos  Pressão Absoluta: é a soma da pressão relativa e atmosférica, também se diz que é medida a partir do vácuo absoluto.  Também é denominada PAA (Pascals Absolute) ou PSIA (Pounds per Square Inch Absolute – Libras por Polegada Quadrada Absoluta).

 Pressão Negativa ou Vácuo: é quando um sistema tem pressão relativa menor que a pressão atmosférica. É quando a pressão absoluta for menor que a pressão atmosférica.

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Pressão - Conceitos  Tubo de Venturi: mede a velocidade do escoamento e a vazão de um líquido incompressível através da variação da pressão durante a passagem deste líquido por um tubo de seção mais larga e depois por outro de seção mais estreita. Se um fluxo fluido é constante, mas a secção diminui necessariamente aumenta a velocidade. Para o teorema a conservação da energia se a energia cinética aumenta, a energia determinada pelo valor da pressão diminui necessariamente.  Curiosidade para criação de vácuo

 Giovanni Venturi (1746-1822): físico Italiano descobridor e epônimo do efeito e do tubo Venturi.

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Pressão - Conceitos  Pressão calibrada (gauge): é feita em relação ao ambiente ou a uma pressão de referência.

 Essa pressão também é abreviada por pag (Pascals Gauge) ou ainda psig (Pounds per Square Inch Gauge ou Libras por Polegada Quadrada Calibrada).

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Pressão - Conceitos  Pressão diferencial: é a diferença entre 2 pressões, sendo representada pelo símbolo ΔΡ . Essa diferença de pressão normalmente é utilizada para se medir vazão e nível.

 Diferentemente da pressão calibrada que é tomada em relação a pressão atmosférica ambiente, essa medida é feita tomando-se uma outra pressão como referência.  Também é chamada pad (Pascal Differential) ou psid (Pounds per Square Inch Differential – Libras por Polegada Quadrada Diferencial).

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Pressão - Conceitos  A pressão absoluta somente pode ser positiva pois a pressão mínima é nula.  Se a pressão manométrica é negativa significa que o sistema medido está a uma pressão inferior à pressão de referência. Por exemplo, no interior das lâmpadas, a pressão manométrica é negativa.  Como usualmente a pressão de referência é a pressão atmosférica, o vácuo perfeito corresponderia a - 1 atm (menos uma atmosfera).

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Pressão - Conceitos  Altura Hidrostática de um Líquido (ou efetiva): é a Força exercida pelo peso de uma coluna Líquida em equilíbrio sobre uma Área.

 Densidade: é a razão entre a massa e o volume. A densidade do mercúrio (Hg) é maior que a da água (H2O).  A pressão exercida por um líquido: é diretamente proporcional à sua densidade e à profundidade que o corpo se encontra mergulhado no mesmo

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Pressão - Conceitos  Pressão hidrostática ou efetiva (p): depende da densidade do fluido (d), da altura do fluido acima do ponto considerado (h) e do lugar da experiência (g), independente do formato e do tamanho do recipiente.  Considerando um cilindro com um líquido até a altura h e um ponto B marcado no fundo de área A. O líquido exerce uma pressão no ponto B, dada por:

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Pressão - Conceitos  Pressão estática: é o peso exercido por um fluido em repouso ou que esteja fluindo perpendicularmente a tomada de impulso, por unidade de área exercida.

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Pressão - Conceitos  Pressão dinâmica ou cinética: é a pressão exercida por um fluído em movimento. É medida fazendo a tomada de impulso de tal forma que recebe o impacto do fluxo.

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Pressão - Conceitos Henri Pitot (1695-1771) foi um engenheiro francês hidráulica e o inventor do tubo Pitot, que mede velocidade de fluxo. Pitot pressão é a soma da pressão estática e dinâmica pressão. A diferença entre Pitot pressão e pressão estática seria, então, pressão dinâmica, dinâmica e pressão está relacionada com a velocidade.  Curiosidade sobre tubo Pitot

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Referências Bibliográficas ALVES, José L., Instrumentação, Controle e Automação de Processos. Rio de Janeiro: LTC, 2006. BEGA, E. A., “Instrumentação Industrial”, Editora Interciência, (2003); FIALHO, A. B., “Intrumentação Industrial: Conceitos, Aplicações e Análises”, 2ª ed., Editora Erica, (2004); MIYAGI, P. E., “Controle Programável - Fundamentos do Controle de Sistemas a Eventos Discretos”, Edgard Blücher, (1996); [629.89 M685C]; RIBEIR, Marco Antônio. Instrumentação - 8a Edição – 1999 Tek –Treinamentos Lta. CAMPOS, Mario Cesar M. M. & TEIXEIRA, Herbert C. G., “Controles Típicos de Equipamentos e Processos Industriais”, São Paulo:Blucher, 2006. CAPELLI, Alexandre. Automação Industrial - Controle do movimento e processos contínuos. BALBINOT, Alexandre; BRUSAMARELLO, Valner João. Instrumentação e fundamentos de medidas VOL.1 Editora: LTC BRUSAMARELLO, Valner João. Instrumentação E Fundamentos De Medidas. Editora: Ltc SIGHIERI. L.; NISHIARI, A; Controle automático de processos industriais – Instrumentação

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Referências Bibliográficas http://www.instrumentacao.com

- 02.07.09

 http://www.levelcontrol.com.br

- 02.07.09

http://www.mecatronicaatual.com.br/

- 24.07.09

 http://www.colegioweb.com.br

- 24.07.09

 http://fisica.ufpr.br

- 24.07.09

 http://www.clubedeciencias.com

- 24.07.09

 http://www.estadao.com.br http://www.jdburch.com