MSPC

   Informações técnicas
| Mapa | Fim pág |

 

Medidores de pressão I-20



Índice do grupo | Página anterior | Próxima página |

Medidores sem líquido |
Transdutores de pressão |
Índices

Ciência dos materiais
Eletricidade e eletromagnetismo
Eletrônica digital
Eletrônica em geral
Fluidos, calor, frio, etc
Informática
Matemática
Mecânica teórica
Resistência dos materiais
Temas técnicos diversos
Temas diversos
Termodinâmica / transmissão de calor


Medidores sem líquido

  | Topo pág | Fim pág |

Os medidores de coluna de líquido não são adequados para pressões mais altas ou para casos de interação entre o fluido a medir e o líquido da coluna por exemplo. Além disso, ocupam certo espaço e precisam operar em uma determinada posição, o que dificulta a portabilidade.

Manômetro de tubo de Bourdon
Figura 01
Os medidores sem líquido usam em geral a deformação elástica das paredes de um elemento, normalmente metálico, submetidas à pressão do fluido.

O manômetro de tubo de Bourdon é certamente um dos mais utilizados. Um tubo de paredes finas e seção transversal aproximadamente retangular é fabricado na forma de uma curva conforme exemplo da Figura 01. Sob ação da pressão p, o raio da curva varia e o movimento aciona um mecanismo de engrenagens e ponteiro para indicação da pressão.

O esboço da figura é apenas ilustrativo. Outros formatos podem existir. O tubo de Bourdon pode ser fabricado em forma de espiral ou hélice para maior sensibilidade.

Medidor de diafragma e de fole
Figura 02
Há também medidores que usam sistemas de diafragma ou fole, conforme respectivamente (a) e (b) da Figura 02. O fole é normalmente mais sensível que o diafragma.

O movimento do diafragma ou do fole pode ser usado para acionar ponteiros de forma similar ao anterior, sensores ou chaves elétricas.

O barômetro aneróide usa o princípio do diafragma ou fole mencionados. Uma cápsula (ou várias em seqüência para maior sensibilidade) com vácuo parcial é mantida em equilíbrio sob ação de uma mola. Ver Figura 03.

Barômetro aneróide
Figura 03
Variações da pressão do ar contraem ou expandem a cápsula e o movimento é usado para acionar um mecanismo de ponteiro ou um sistema registrador (barógrafo).

Altímetros mecânicos usados em aviões operam de forma similar, com escalas em unidades de comprimento e não de pressão.



Transdutores de pressão

  | Topo pág | Fim pág |

A evolução da tecnologia possibilitou o desenvolvimento de dispositivos mais avançados do que os simples indicadores locais de pressão. Os transdutores (ou sensores) elétricos de pressão convertem os valores em grandezas elétricas que são usadas, local ou remotamente, para leitura e/ou controle de processos.

Este tópico comenta os princípios básicos de alguns tipos mais usados. Outros poderão ser incluídos em futuras atualizações.

Transdutor potenciométrico
Figura 01
Transdutores potenciométricos são simples e operam conforme esquema da Figura 01. Um fole (ou tubo de Bourdon) aciona um potenciômetro que converte os valores de pressão em valores de resistência elétrica.

São de baixo custo, podem operar sob diversas condições, o sinal pode ter intensidade boa, dispensando amplificações. Mas o mecanismo produz desvios inerentes e têm alguma sensibilidade a variações de temperatura. Há também o desgaste natural do potenciômetro.

Em geral usados para pressões de 0,035 a 70 MPa. Precisão na faixa de 0,5 a 1% do fundo de escala sem considerar as variações de temperatura.

Transdutor capacitivo
Figura 02
Nos transdutores capacitivos, o diafragma funciona como armadura comum de dois capacitores em série. O deslocamento do diafragma devido à variação de pressão resulta em aumento da capacitância de um e diminuição de outro. E um circuito oscilador pode detectar essa variação.

A Figura 02 dá esquema de um tipo para medir diferença de pressão, mas pode ser singelo com uma das câmaras fechada.

Usados para pressões desde vácuo até cerca de 70 MPa. Diferenças a partir de aproximadamente 2,5 Pa. Precisão de até 0,01 % do fundo de escala. Boa estabilidade térmica.

Transdutor de deformação
Figura 03
O transdutor de deformação usa um sensor tipo "strain gage" para indicar a deformação do diafragma provocada pela pressão. Pode medir pressão diferencial conforme esquema da Figura 03 ou ter construção singela, para apenas uma entrada.

Precisão até aproximadamente 0,25% do fundo de escala. Há tipos para as mais diversas faixas de pressões (0,001 a 1400 MPa).

Transdutor ótico
Figura 04
Nos transdutores óticos (Figura 04), um anteparo conectado ao diafragma aumenta ou diminui a intensidade de luz, emitida por uma fonte (led), que um fotodiodo recebe. E um circuito eletrônico completa o dispositivo.

Em geral, há um segundo fotodiodo que serve de referência para compensar variações da luminosidade da fonte com o tempo.

Têm boa precisão e elevada estabilidade térmica. São compactos e requerem pouca manutenção. Precisão cerca de 0,1% do fundo de escala. Pressões de 0,035 a 400 MPa.

Transdutor indutivo
Figura 05
Há várias configurações para transdutores indutivos. Uma delas é dada na Figura 05: o núcleo de um transformador move-se de acordo com a pressão sobre o diafragma. Supondo uma situação inicial simétrica, se uma tensão alternada é aplicada ao primário, a tensão de saída será nula porque os secundários estão ligados em oposição. O desequilíbrio provocado pelo movimento do diafragma aumenta a tensão em um secundário e diminui no outro e o circuito transforma isso em sinal correspondente à pressão.

Esse tipo de transformador é denominado, na língua inglesa, LVDT (Linear Variable Differential Transformer), isto é, transformador linear diferencial e variável.

A estabilidade térmica é boa, mas são sensíveis a campos magnéticos e a vibrações. Pressões nas faixas de 0,2 a 70 MPa.

Transdutor piezelétrico
Figura 06
Os transdutores piezelétricos usam o efeito de mesmo nome para gerar o sinal elétrico. Algumas informações podem ser vistas na página Efeito piezelétrico deste site.

Se o circuito processa apenas a tensão gerada devido ao efeito piezelétrico, o dispositivo registra apenas variações de pressão, pois a tensão cai rapidamente em condições estáticas. Isso pode ser muito útil em algumas aplicações. Mas há circuitos que detectam a freqüência de ressonância do cristal e, portanto, podem medir pressões estáticas.

São sensíveis a variações de temperatura e a instalação requer cuidados especiais.

Transdutor de fio ressonante
Figura 07
Nos transdutores de fio ressonante, um fio metálico, com uma extremidade presa no diafragma, é mantido sob tensão pelo efeito de uma mola.

Um deslocamento do diafragma varia a tensão no fio e, por conseqüência, sua freqüência de ressonância. Uma bobina próxima e um circuito apropriado detectam a variação e a convertem em sinal elétrico.


Têm alguma sensibilidade a variações de temperatura, a vibrações e a choques. A saída não é linear e deve ser compensada pelo circuito. Fabricados para faixas desde pequenas pressões até cerca de 40 MPa.

Observações: os esboços aqui apresentados são apenas ilustrativos do modo de operação. Não correspondem necessariamente às formas físicas reais dos dispositivos. As informações são resumidas e não devem ser tomadas como critérios de seleção. Vários fatores devem ser analisados para uma escolha. Exemplo: compatibilidade com o fluido, faixa de medição, temperatura de operação, precisão, custo, estabilidade térmica, resistência à corrosão (do fluido e do ambiente), interferências (campos magnéticos, vibrações, etc), facilidade de manutenção e reposição, resistência a sobrecargas e choques, confiabilidade, interface elétrica, etc.


Topo | Índice do grupo | Página anterior | Próxima página | Última revisão ou atualização: Jul/2008
Melhor visto com
1024x768 px

Termos de uso