domingo, 19 de junho de 2011

MEDIDORES DE PRESSÃO

Podemos citar dois tipos de medidores de pressão, o primeiro, um manômetro e o segundo um barômetro. O manômetro mede a pressão exercida pelo gás no recipiente, enquanto o barômetro mede a pressão atmosférica.
A pressão é uma característica importante do campo de escoamento; ela é designada em termos absolutos e relativos. As primeiras são relativas ao vácuo perfeito, enquanto as segundas são medidas em relação a pressão atmosférica local. A medição da pressão atmosférica é normalmente realizada com um barômetro de mercúrio.
- Vacuometro: Na realidade, o vacuometro é um manômetro (medidor de pressões) mas que se destina a medir pressões muito baixas, próximas da ausência completa de ar ou de qualquer gás, ou seja do vácuo. O vacuometro é útil nas aplicações automotivas para medir o poder de sucção de um modo quando ele entra no ciclo de admissão, ou seja, quando ele deve sugar o ar para formar a mistura ar-combustível. Assim, ele pode ser empregado na análise de funcionamento tanto dos motores como também de compressões. Na figura 1 temos um vacuometro comum com uma escala de 0 a 1 mB. Tipos digitais, para uso em bancada também podem ser encontrados, inclusive usando sensores de estado sólido.


- Manometro: São instrumentos destinados à medida da pressão num ambiente fechado em comparação a uma pressão externa.. Os tipos comuns são usados na medida da pressão de caldeiras, no teste da pressão do cilindro de um motor ou de um compressor ou em máquinas industriais. Os tipos comuns possuem duas aberturas, uma para entrar a pressão do local em que é feita a medida e a outra para a pressão de referenciam, por exemplo, a pressão atmosférica. O valor da pressão é indicado numa escala. Na figura 1 temos um tipo analógico mecânico em que a pressão força um tubo flexível que, ao se deformar, aciona o ponteiro da escala indicadora. Dispositivos sensores semicondutores de pressão podem converter a pressão numa grandeza elétrica que, ao ser processada por um circuito fornece uma indicação digital, como no manômetro da figura 2. O manômetro mostrado mede a pressão do combustível injetado num motor. Este tipo de manômetro é encontrado principalmente nos carros de competição.
 

TUBOS PIEZOMÉTRICOS: é um tudo em L invertido, ligado a um recipiente fechado, no qual medimos a pressão; no tubo, evidentemente tem um fluido manométrico, em geral o mercúrio, cuja densidade é bastante elevada, comparativamente com os demais fluidos usados.

TUBOS EM U: neste tipo o peso do liquido na perna mais longa do U (medido a partir do nível do mesmo fluido na perna mais curta do U) deve ser igual a pressão no recipiente acrescido da pressão devido a altura do fluido (igual ao contido no recipiente).


TUBOS INCLINADOS: este tipo de manômetro são destinados a medições de pequenas variações de pressão em sistemas com gases. O fluido manométrico fica entre dois outros fluidos A e B contidos em dois recipientes diferentes, entre os quais deseja-se medir a diferença de pressão.


- Barometro: O barômetro é o instrumento usado na medida da pressão atmosférica. A unidade é o Bar, mas normalmente é utilizado o milésimo do Bar, ou milibar ou ainda  é utilizado o Pascal (Pa), sendo expressas as pressões em hectopascal (hPa) nos barômetros comuns. Também expressa-se a pressão atmosférica em milímetros de mercúrio com base nos primeiros barômetros que consistiam numa coluna de mercúrio, conforme mostra a figura 1. Verificou-se que emborcando um tubo de mercúrio ele só podia subir até uma certa altura, que era diretamente relacionada com a pressão atmosférica. Assim, no nível do mar a pressão, considerada normal corresponde a uma coluna de 760 mm de mercúrio. Os modernos barômetros se baseiam em sensores eletrônicos, fornecendo a indicação na forma digital, conforme mostra a figura 2. Os barômetros tanto podem ser usados para se avaliar as condições do tempo, pois a pressão varia conforme as mudanças de tempo, como também para se determinar a altura numa ascensão ou de um local. Não confundir barômetro com manômetro que também mede a pressão mas de um recipiente ou conduto fechado.




Obs: A palavra “baros” em grego significa “peso”, assim o barômetro é um instrumento que mede o “peso” do ar na atmosfera, ou seja, a pressão que ele faz.
Barômetros e Manômetros
Barômetros
São instrumentos destinados à medida da pressão atmosférica.

Barômetros de mercúrio
Sabe-se que uma coluna líquida de altura h, densidade absoluta   , num lugar onde a aceleração da gravidade vale g, exerce na sua base uma pressão que equilibra a pressão atmosférica Patm, donde se conclui pela relação: Patm= hg . Dessa relação resulta a possibilidade de se medir a Patm através do conhecimento das medidas  , h e g. Usa-se freqüentemente, como líquido, o mercúrio, por sua grande massa específica (o que torna 'pequeno' o valor de h).
Exprimindo-se ,  g e h no antigo sistema CGS, tem-se Patm em bárias; se medidos com unidades do S.I.U. teremos Patm em pascal (Pa). Na prática, é comum medir-se Patm  em milímetros de mercúrio (mm de Hg); unidade igual à pressão exercida por uma coluna de mercúrio de 1 mm de altura, estando o Hg a 0oC e sob a ação da aceleração normal da gravidade.
É claro que as condições reais de medida não permitem a leitura de um barômetro de mercúrio diretamente em mm de Hg; torna-se necessária uma substituição dos dados, já em mãos, por outros equivalentes a eles, mas nas condições normais de pressão e temperatura, isto é, uma 'correção' deve ser feita (normalmente isso é feito através de tabelas).
1- Barômetro de cuba
Toma-se um tubo de vidro de comprimento próximo de 1 m, de secção constante ou não, fechado numa das extremidades; enche-se de mercúrio e, tapando a extremidade livre, emborca-se o tubo em uma cuba também contendo mercúrio.


A superfície superior do líquido, no tubo, estacionará à altura h acima do nível de Hg contido na cuba. Conhecendo a densidade absoluta do mercúrio,  e a aceleração da gravidade no local, g, determina-se a pressão atmosférica ambiente. Esse procedimento é a síntese da experiência de Torricelli.


2 - Barômetro normal
Determina a pressão com boa precisão (0,01 mm de Hg); serve mesmo como padrão para a aferição de outros barômetros.


Compõe-se de um tubo em forma de J, com cerca de 80 cm de altura e 2 cm de diâmetro, fixo a um suporte que permite mantê-lo na vertical; a leitura é feita por meio de uma escala adaptada a ele e vizinha do tubo, ou, ainda, com o auxílio de um catetômetro.
A fim de evitar um fenômeno excessivo de capilaridade, o tubo tem suas extremidades 'alargadas'.
Para maior precisão pode-se, ainda, utilizar um termômetro (para corrigir o efeito da temperatura sobre os comprimentos e densidade do mercúrio), assim como lupas e nônios.
3 - Barômetro de Fortin
Além de oferecer medidas de maior precisão, caracteriza-se por ser transportável.


O tubo barométrico (80cm) vem protegido por uma guarnição de metal onde se encontra a escala graduada em milímetros.
O recipiente de vidro onde é emborcado o tubo barométrico possui em seu interior base de camurça; um parafuso de regulagem age sobre ela e permite levantar ou abaixar o nível de mercúrio da cuba. O objetivo disto e fazer coincidir aquele nível com o vértice de um cone de marfim, fixo ao aparelho e ao qual corresponde o zero da graduação da escala.
Portanto, antes do uso deste aparelho, é indispensável "graduar” a coluna de mercúrio a partir da superfície livre da cuba, isto é, fazer com que a ponta de marfim toque essa superfície.
Barômetros metálicos
Caracterizam-se por não possuírem coluna barométrica, por serem cômodos e portáteis, embora menos precisos.
1 - Barômetro aneróide (aneróide = 'sem líquido')
O dispositivo sensível à pressão é um tubo fechado, metálico, de paredes muito delgadas; constitui uma superfície toroidal não completa e desprovida de ar internamente.


Na ilustração destaca-se que, um aumento de pressão provoca a força F = p.S num sentido e a f = p.s  no sentido oposto; sendo S > s,  por ser a exterior, resulta  F > f.  S e s são as
áreas das faces externa e interna do toróide.
Assim, um aumento de pressão aproxima os extremos A e B e uma diminuição os afasta.
Com, K constante do aparelho e AB = variação da distância AB, temos


portanto, AB é inversamente proporcional a p.


Uma engrenagem leve e um ponteiro ampliam as variações AB  , que podem ser lidas numa escala funcional (isto é, já aferida e expressa em unidades de pressão).
2 - Barômetro de Vidi


Mede a pressão atmosférica tomando como referencia as deformações determinadas pelas variações dela própria sobre uma caixa metálica B, hermeticamente fechada na parte superior por uma lamina de aço ondulada e muito flexível; no seu interior é feito o vácuo (rarefação industrial). Um ponteiro A amplia as deformações e percorre uma escala funcional.
3 - Barômetro registrador de Richard


Caracteriza-se pelo fato do ponteiro terminar em estilete e gravar as variações de pressão sobre uma folha de papel conveniente, enrolada num cilindro que gira em movimento uniforme. Um mecanismo de relojoaria pode, por exemplo, fazê-lo dar uma volta em uma semana, ao cabo da qual teremos registradas todas as pressões que se sucederam.
Manômetros
Medem a pressão de fluidos encerrados em recipientes,em particular, dos gases.
1 - Manômetro de mercúrio (extremidade aberta)


Consta de um tubo como o ilustrado a seguir, cuja extremidade pode ser adaptada ao recipiente R em estudo. A pressão interna dele pode ser calculada pelo desnível de mercúrio: p = pa + gh onde p é a pressão incógnita, pa é a pressão atmosférica reinante, gh é a pressão hidrostática ( é a densidade absoluta do Hg, g é o valor absoluto da aceleração local devido à gravidade e h é o desnível, tomado com sinal conveniente).
2 - Manômetro de mercúrio (extremidade fechada)


Usado para fortes pressões. Tem-se: p = pB + gh , onde pB é a pressão do ar (rigorosamente, vapor de mercúrio) aprisionado na extremidade fechada, oposta à que está ligado o recipiente R.
É prático fazer pB = 0; para tal é suficiente retirar o ar de B e desprezar a tensão dos vapores de Hg que aí permanecem.
2 - Manômetro de água
É usado para pequenas pressões. É o de Hg onde se substitui esse liquido por água. A sensibilidade do aparelho aumenta por diversos fatores:
a) a densidade sendo 13 vezes menor que a do Hg, uma mesma variação de pressão provoca variação da altura da coluna 13 vezes maior;
b) a capilaridade é menor porque a tensão superficial o é;
3 - Manômetro metálico




É o mais empregado na indústria. É um barômetro aneróide em que a pressão variável é a interna ao tubo metálico; aí não se faz vácuo e, pelo contrário, o aparelho é ligado ao recipiente cuja pressão se quer medir.


Referencias:
FOX, R.W. e MCDONALD, A.T., 1995, Introdução à Mecânica de Fluidos, Editora Guanabara Koogan S.A., Rio de Janeiro

WHITE, F.M., 2002, Mecânica dos Fluidos, 4ª edição, McGraw-Hill Interamericana do Brasil, Ltda., Rio de Janeiro

http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/conhecimentos-gerais/barometro-2.php

Um comentário:

  1. A pressão é que faz o fluido escorrer nas tubulações fechadas, garantindo que o fluido ocupe toda a dimensão do cano. A energia de pressão é assim transformada em energia cinética. O efeito de variação de pressão é definido em relação a densidade, a gravidade e a forma física do fluido. O efeito da pressão apesar de ser pequeno nos líquidos quando nas pressões normais é fundamental na medição de vazão de gases e vapores.

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