APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL
APOSTILA 2013
PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES ÌNDICES: NOÇÕES BÁSICAS DE INSTRUMENTAÇÃO: ............................................ .................................................................. ............................................ ......................55 Objetivo: ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................ ............................................. .........................................5 ..................5 Definição: ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................ ............................................. .........................................5 ..................5 CARACTERISTICAS GERAIS DOS INSTRUMENTOS: ........................................... ................................................................. .............................5 .......5 Faixa de Medida: (“Range”).................... (“Range”) ........................................... ............................................. ............................................ ............................................ .................................5 ...........5 Alcance: (“Span”)...................................... (“Span”)............................................................. ............................................. ............................................ ............................................ .................................6 ...........6 Erro: (Estático e Dinâmico).................................... Dinâmico).......................................................... ............................................ ............................................. .........................................6 ..................6 ............................................................... ............................................. ............................................. ............................................ ............................................8 ......................8 Precisão: ......................................... Zona Morta: .......................................... ................................................................ ............................................ ............................................ ............................................ .....................................8 ...............8 .................................................................. ............................................. ............................................ ............................................ .................................9 ...........9 Sensibilidade: ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................ ............................................. .........................................9 ..................9 Histerese: ........................................... ................................................................ ............................................. ............................................ ............................................ .................................9 ...........9 Repetibilidade: ......................................... ................................................................. ............................................. ............................................ ............................................ .................................9 ...........9 Set-Point: (SP) .......................................... ................................................................... ............................................ ............................................ ...............................10 .........10 Variável de Processo: (PV)............................................. CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS: .......................................... ................................................................. ............................................. ...........................11 .....11 ................................................................. ............................................ ............................................. ............................................. ...........................11 .....11 •Quanto ao tipo: ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................ ........................11 ..11 •Quanto a variável de processo: ........................................... Definições preliminares:................... preliminares: ......................................... ............................................. ............................................. ............................................ ..........................................1 ....................111 SIMBOLOGIA DE INSTRUMENTAÇÃO:...................................... INSTRUMENTAÇÃO:............................................................ ............................................ ...................................15 .............15 ................................................................. ............................................ ............................................ ............................................. .......................................15 ................15 Definição: ........................................... Aplicação: .......................................... ................................................................ ............................................ ............................................ ............................................. .......................................15 ................15 ................................................................. ............................................ ............................................ ........................15 ..15 Identificação dos Instrumentos: ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................. .......................................16 ................16 •Tipo de Identificação: ........................................... .................................................................. ............................................ ............................................ ............................................ ...................................16 .............16 Exercício 1: ............................................ ................................................................ ............................................ ............................................. .......................................16 ................16 •Funções Programadas: .......................................... ................................................................. ............................................ ............................................ ...............................16 .........16 •Linhas para Fluxogramas: ........................................... .................................................................. ............................................ ............................................ ............................................ ...................................16 .............16 Exercicio 2: ............................................ ................................................................. ............................................ ............................................ ...............................16 .........16 •Exemplos de Fluxogramas: ........................................... SENSORES DE PRESENÇA:.................... PRESENÇA: ........................................... ............................................. ............................................ ............................................ ...............................16 .........16 ................................................................... ............................................ ..........................................16 ....................16 Sensores Fotoelétricos ou Óticos: ............................................. ................................................................ ............................................ ............................................ ............................................ ........................16 ..16 Sensor ultra-sônico .......................................... ................................................................. ............................................. ............................................ ..........................................16 ....................16 Chaves fim-de-curso: .......................................... Sensores fim-de-curso magnético: ............................................ .................................................................. ............................................ ..........................................16 ....................16 ................................................................ ............................................. ............................................ ..........................................16 ....................16 Sensores Capacitivos: ......................................... ................................................................ ............................................ ............................................ ............................................ ........................16 ..16 Sensores Indutivos: ..........................................
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES ................................................................. ...................................16 .............16 Tipos de Configurações Elétricas dos sensores: ........................................... TEMPERATURA...................... TEMPERATURA ............................................ ............................................ ............................................ ............................................. ............................................. ...........................16 .....16 .................................................................. ............................................ ............................................ ............................................ ............................................ ........................16 ..16 Calor............................................ Pontos Fixos de Temperatura ........................................... ................................................................. ............................................. ............................................. ...........................16 .....16 ................................................................. ............................................ ...................................16 .............16 Conversão de Escalas Termométricas: ........................................... .................................................................. ............................................. ............................................. ...........................16 .....16 Tipos de elementos sensores: ............................................ ................................................................. ............................................ ............................................. .......................................16 ................16 Definição de Termopar ........................................... ................................................................ ............................................. ............................................. ...........................16 .....16 Definição de Termoresistência .......................................... .................................................................. ............................................. ............................................. ...........................16 .....16 Tabela de Conversão PT100: ............................................ ................................................................... ............................................ ...............................16 .........16 Tabela de Conversão Termopar Tipo J: ............................................. ................................................................. ............................................ ...............................16 .........16 Tabela de Conversão Termopar Tipo K: ........................................... PRESSÃO.................... PRESSÃO .......................................... ............................................ ............................................. ............................................. ............................................ ..........................................1 ....................166 .................................................................. ............................................ ............................................ ............................................ ........................16 ..16 •Tipos de pressão: ............................................ .................................................................. ............................................. ............................................. ...........................16 .....16 Massa específica e densidade ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................ ...................................16 .............16 Distribuição de pressões: ............................................ ................................................................... ............................................ ..........................................16 ....................16 Medição por Coluna de Liquido: ............................................. Medição por Ponte de Wheatstone ( STRAIN GAUGE): ............................................ .................................................................. ...............................16 .........16 COMO MELHOR ESPECIFICAR ESPECIFICAR UM TRANSMISSOR DE PRESSÃO: PRESSÃO: ...................... ................................. ................ ..... 16 ................................................................ ............................................ ............................................ ........................16 ..16 Tabela de conversão de pressão: ..........................................
NÍVEL.................................................... NÍVEL.......................................................................... ............................................ ............................................ ............................................. .......................................16 ................16 ................................................................. ............................................. ...........................16 .....16 Medidor de Nível Tipo Régua ou Gabarito: .......................................... ................................................................. ..........................................16 ....................16 Medidor de Nível com flutuador interno (bóia): ........................................... ................................................................... ..........................................16 ....................16 Transmissor de nível pneumático e eletrônico: ............................................. ................................................................ .......................................16 ................16 Medidor de Nível Tipo Deslocador Desl ocador (DISPLACER) ......................................... .................................................................. ............................................. ...........................16 .....16 Medidor de Nível Tipo Pressão Diferencial ........................................... ................................................................ ............................................. .......................................16 ................16 Medidor de Nível tipo Borbulhador: .......................................... ................................................................ ............................................ ..........................................16 ....................16 Medidor de Nível Tipo Capacitivo: .......................................... ................................................................ ............................................ ..........................................16 ....................16 Medidor de Nível Tipo Ultra-Som: .......................................... ................................................................. ............................................ ..........................................16 ....................16 Medidor de Nível tipo Radioativo: ........................................... .................................................................. ............................................ ............................................ ........................16 ..16 Medição de Nível por Pesagem: ............................................ ............................................................... ............................................. .......................................16 ................16 Escolha do tipo de Medidor de Nível: ......................................... VAZÃO..................... VAZÃO ........................................... ............................................ ............................................ ............................................ ............................................ ............................................ ........................16 ..16 ................................................................ ............................................ ............................................. ............................................. ...........................16 .....16 INTRODUÇÃO: .......................................... ............................................................... ............................................ ............................................. .......................................16 ................16 Tipo de Medição Vazão: ......................................... ................................................................... ............................................ ..........................................16 ....................16 Medidores de pressão diferencial ............................................. .................................................................. ............................................ ............................................. ............................................. ...........................16 .....16 Placa de orifício ............................................ .................................................................. ............................................ ...............................16 .........16 Outros medidores de pressão diferencial ............................................ Página 3 de 71
APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES Medidores de área variável (rotâmetro) ..................................................................................................16 Medidores de deslocamento positivo ........................................................................................................16 Medidores tipo turbina ..............................................................................................................................16 Medidores eletromagnéticos .....................................................................................................................16 Medidores de efeito Doppler .....................................................................................................................16 Medidor de Coriolis ...................................................................................................................................16 TELEMETRIA ..............................................................................................................................................16 Definição: ....................................................................................................................................................16 ELEMENTO FINAL.....................................................................................................................................16 FIM... ...........................................................................................................................................................16
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NOÇÕES BÁSICAS DE INSTRUMENTAÇÃO: Objetivo: •“Apresentar
a simbologia e a tecnologia de instrumentação utilizada nas Industrias de Processo.” Definição: “É a técnica utilizada para a medição e controle do processo que garantirá o rendimento máximo, a segurança dos equipamentos, dos seres humanos e do meio ambiente.” As grandezas Físicas medidas e controladas poderão ser: Temperatura, Pressão, Vazão, Nível, Umidade Relativa, Rotação, Freqüência, etc. Vantagens com a utilização da instrumentação: •Melhoria na qualidade do produto; •Aumento da Produtividade; •Otimização do processo; •Ecologia * Conseqüência •Segurança * Conseqüência
CARACTERISTICAS GERAIS DOS INSTRUMENTOS: “As definições a seguir adotadas tem-se unificado por todos que intervêm direta ou indiretamente, no campo da instrumentação, com o objetivo de ser empregada a mesma linguagem.” Faixa de Medida: (“Range”) Conjunto de valores da variável medida que estão compreendidos dentro do limite superior e inferior da capacidade de medida ou de transmissão do instrumento. Expressa-se determinando os valores extremos. EXEMPLO:
100 – 500 ºC 0 – 20 PSI etc... Página 5 de 71
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Alcance: (“Span”) É a diferença algébrica entre o valor superior e inferior da faixa de medida do instrumento. EXEMPLO: - Num instrumento com range de 100 a 500ºC, seu “span” é 400ºC. Erro: (Estático e Dinâmico) É a diferença entre o valor lido ou transmitido pelo instrumento em rela çã o ao valor real da variável medida. Podemos ter dois tipos de ERRO.
- Erro Estático. - Erro Dinâmico. Erro Estático: Se tivermos o processo em regime permanente, dependendo da indicação do instrumento, o qual poderá estar indicando a mais ou a menos, chamaremos o erro de estático, podendo, então, ser positivo ou negativo. EXEMPLO:
-Valor real da variável = 110 ºC -Valor lido = 112 ºC -Erro estático de 2 ºC positivo Erro Dinâmico: Quando não tivermos a variável constante, teremos um atraso na transferência de energia do meio para o medidor. O valor medido estará geralmente atrasado em relação ao valor real da variável. Essa diferença entre o valor real e o valor medido é chamada de erro dinâmico. EXEMPLO: Num dado instante “to”, temos a variável e a indicação em 100 ºC. Em outro instante “t1”, a variável está-se modificando e passando por 110 ºC e a indicação, em t1, é de 106 ºC. Temos, nesse, momento, um erro dinâmico de 4 ºC.
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OBSERVACÃO: - Quando a variável estiver constante, podemos ter somente o erro estático. - Quando a variável não estiver constante, poderemos ter o erro dinâmico e
o erro estático. Precisão: Podemos definir como sendo o maior valor de erro estático que um instrumento possa ter, ao longo de sua faixa de trabalho. Podemos expressá-la de diversas maneiras: AEm porcentagem do valor medido. EXEMPLO: Precisão de +1%. Para 80 ºC, teremos uma margem de +0,8 ºC. BEm porcentagem do valor máximo da escala do instrumento. EXEMPLO: Precisão de 1%. Range de 50 a 150 ºC. A precisão será de 1,5 ºC. CPodemos ter também a precisão dada diretamente em unidades da variável. EXEMPLO: Precisão de + 2 ºC.
Zona Morta: É a máxima variação que a variável possa ter sem que provoque variação na indicação ou sinal de saída de um instrumento. EXEMPLO: Um instrumento com range de 0 a 200 ºC e com uma zona morta de + 0,1% 0,1 x (200/100) = ± 0,2 ºC
Sensibilidade:
É a mínima variação na indicação ou no sinal de saída de um instrumento que a variável possa ter. EXEMPLO: Um instrumento com range de 0 a 500 ºC e com uma sensibilidade de + 0,05%, terá valor de: 0,05 x (500/100) = ± 0,25 ºC Página 7 de 71
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Histerese:
É o erro máximo, apresentado por um instrumento, para um mesmo valor, em qualquer ponto da faixa de trabalho, quando a variável percorre toda a escala, nos sentidos ascendente e descendente. §Expressa
em porcentagem do “span” do instrumento. §Devemos destacar que a expressão zona morta esta incluída na Histerese.
EXEMPLO de Histerese: Num instrumento com range de – 50 a 100 ºC sendo sua histerese de ± 0,3%, o erro ser á 0,3% de 150 º C = ± 0,45 º C
Repetibilidade: É a máxima diferença entre diversas medidas de um mesmo valor da variável, adotando sempre o mesmo sentido de variação. Expressa-se em porcentagem do “span” do instrumento. O termo repetibilidade não inclui a histerese. Set-Point: (SP) É o valor da grandeza ao qual se deseja controlar. Variável de Processo: (PV) È o valor real da grandeza controlada. É a grandeza física mensurável.
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CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS: •Quanto ao tipo: – Elemento sensor ( Elemento primário) – Indicador – Transmissor Controlador – Conversor – Elemento final
•Quanto a variável de pr ocesso: – Instrumentos de temperatura – Instrumentos de pressão – Instrumentos de vazão – Instrumentos de nível – etc...
Definições preliminares: •Campo - Área industrial, área externa. •Sala de control e - Local que se encontram instalados os painéis de controle e monitoração. •Acessível - Termo aplicado a um dispositivo ou função programada que pode ser visto pelo operador para acompanhamento do processo em ações de controle. •Eletrônica - Instrumentação cuja alimentação é a tensão elétrica e o sinal padrão transmissão é 4-20mA ou 1-5Vcc.
•Pneumática - Instrumentação cuja alimentação é pneumática e o sinal padrão de transmissão é 3-15PSI. •Digital - Designação aplicada a um dispositivos ou sinais que utilizam dígitos binários para representar valores contínuos ou estados.
• Analó gi co - Termo aplicado a um dispositivo ou sinal que tem variações contínuas. •Binário - Termo aplicado a um dispositivo ou sinal que tem somente posições ou estados. Quando usado na sua forma mais simples, como em “sinal binário” (oposto a sinal analógico) o termo representa os estados “liga/ desliga” ou “alto/baixo”, isto é, não representa uma variação contínua.
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES •Elemento sensor (Primário) - Componente de um instrumento que entra em contato direto com o processo.
•Indicador - Instrumento que sente uma variável de processo e indica seu valor.
•Registrador - Instrumento que sente uma variável de processo e registra seu valor.
•Chave - instrumento que liga e desliga, abre e fecha, baseado em valores pré-determinados.
•Transmissor - instrumento que sente uma variável de processo por meio de um elemento sensor e gera um sinal de saída que é proporcional a variável de processo.
•Controlador - instrumento que recebe um sinal proporcional à variável medida,compara-o com um valor de referência e gera um sinal padrão na saída.
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES •Conversor ou Transdutor – É um Instrumento que recebe um sinal em uma forma de grandeza física e o modifica proporcionalmente em outra grandeza fisica. Exenmplo: Um Sinal pneumático ou elétrico e o modifica sobre a forma de sinal elétrico ou pneumático respectivamente.
Obs: todo elemento primário é um transdutor, mas nem todos transdutores é elemento primário. •Elemento final - Componente da malha que está em contato com a variável de processo modificando-a.
•Compartilhado - Um único instrumento executa mais de uma função: •Malha - Combinação de um ou mais instrumentos interligados. Poderemos ter dois tipos de malhas de instrumentação: Aberta ou Fechada Malha Aberta: • É o sitema que não interfere no processo; Malha Fechada: • É o sitema que interfere no processo, onde a variável medida será controlada; Exemplos em aula:
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SIMBOLOGIA DE INSTRUMENTAÇÃO: Definição:
“Simbologia de instrumentação é a identificação padronizada dos instrumentos, conforme a norma adotada.” Exemplos: ABNT – NBR 8190 ANSI/ISA S5.1 – 1984 (R 2008)
Aplicação:
– As simbologias são encontradas nos fluxogramas de engenharia, nas telas das estações de controle, nos painéis sinóticos e semigráficos. Identificação dos Instrumentos: – Cada instrumento deve ser identificado com um conjunto de letras que o classifica funcionalmente e um conjunto de algarismos que identifica a malha o qual o instrumento pertence. ( Tag ) – Tag : É o Termo Técnico utilizado para a identificação dos instrumentos. – O “Tag” será a identidade do instrumento, por isso não poderá ser repetido.
A identificação deverá ser realizada conforme a norma adotada. De acordo com a ABNT a identificação é da seguinte forma:
•Tipo de Identificação: 1o algarismo - variável medida 2o algarismo - letra de modificação (se houver necessidade) 3o algarismo - função do instrumento 4 o algarismo - letra de modificação (se houver necessidade) Ex.: PT, FQIT, PIT, LSHH, PSHH, Etc... Página 12 de 71
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Exercício 1: TIRC : PIRA+: FQIT : FIRCA+: PIT: LSHH: PSLL: TSL: FSH: ZSL: ZSH: TE: TT: TIRCA+: HS: PSV:
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•Funções Programadas:
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•Linhas para Fluxogramas:
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•Exemplos de Fluxogramas:
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SENSORES DE PRESENÇA: Sensores Fotoelétricos ou Óticos: Empregam foto-diodos ou foto-transistor e uma fonte luminosa, lâmpada, LED ou laser, utilizados para detectar a presença de objetos. Divide-se em três categorias, que são:
Sensores difusos : Nesta configuração, o transmissor e o receptor são montados na mesma unidade, sendo que o acionamento da saída ocorre quando o objeto a ser detectado entra na região de sensibilidade e reflete para o receptor o feixe de luz emitido pelo transmissor. Os sensores difusos possuem um alcance menor em relação aos outros sensores óticos (reflexivo e emissor-receptor).
Sensores reflexivos: O sensor ótico reflexivo, também conhecido como retro-reflexivo, assim como o difuso, tem o transmissor e o receptor montados em uma única unidade. O feixe de luz chega ao receptor após a incidência em um espelho e o acionamento da saída ocorre quando o objeto interrompe o feixe. O alcance desse tipo de sensor pode chegar a algumas dezenas de metros, lembrando que as características do ambiente (nuvens de poeira ou vapor), podem influenciar nesse valor de alcance.
Barreira ou Emissor-receptor : Este sensor, ao contrário dos dois anteriores, é montado em duas unidades distintas: uma emissora e outra receptora. Cada unidade fica de um lado da trajetória do objeto-alvo e, uma vez que este interrompa o feixe, e o sensor é ativado. Um exemplo de aplicação são as barreiras utilizadas em elevadores para impedir o fechamento da porta caso haja algum objeto (partes do corpo de um usuário ou outros objetos).
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As vantagens destes sensores são o menor tamanho e custo, a maior durabilidade e a leitura à distância.
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Sensor ultra-sônico O sensor ultra-sônico emite pulsos cíclicos de som em alta frequência que, quando refletidos por um objeto, retornam ao receptor, acionando a saída do sensor. Tanto o emissor como o receptor estão montados na mesma unidade, portanto, é necessário que haja uma reflexâo (eco) do ultra-som de modo que este ative o receptor.
Neste caso também se deve ter um cuidado ao utilizar um sensor deste tipo devido ao alinhamento angular. Dependendo da inclinação do alvo o eco pode desviar-se para uma direção diferente do sensor, não chegando ao receptor (localizado no mesmo componente). Geralmente este tio de sensor permite uma inclinação máxima de mais ou menos 3º.
Inclinações máximas para um sensor ultra-sônico
Assim como o óptico, o sensor ultra-sônico pode suprimir o fundo (desprezar o eco do que não é objeto alvo de detecção). Vale reparar que o sensor ultra-sônico pode operar tal qual um óptico, no que se refere a capacidade de detecção.
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Chaves fim-de-curso: São chaves acionadas mecanicamente, por meio de um rolete mecânico, ou gatilho (rolete escamoteável), fazendo com que seus contatos sejam invertidos ao serem acionadas.
1 – batente 2 – parte móvel 3 – lingueta de contacto 4 – contacto
Geralmente são posicionadas no decorrer do percurso de cabeçotes de máquinas, ou hastes de cilindros.
Sensor es fim-de-curso magnético: Os sensores magnéticos servem para detecção da posição, sem contato e sem desgaste. São aplicados em todos os locais em que os sensores indutivos atingem os seus limites. São compostos por um contato feito de material ferro magnético (ferro, níquel, etc.) que é acionado na presença de um campo magnético (ímã permanente, por exemplo).
Sensor es Capacitivos: A capacitância depende da área das placas A, da constante dielétrica do meio K, e da distância entre as placas d:
C=KA/d
Ajuste da Capacitância
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES Os sensores capacitivos são utilizados para detectar aproximação de materiais orgânicos, plásticos, pós, líquidos, madeiras, papeis, etc.
Sensores Indutivos: 1 - Sensores de Proximidade Indutivos : Os sensores indutivos são equipamentos eletrônicos capazes de detectar a aproximação de peças metálicas, componentes, elementos de máquinas, etc, em substituição às tradicionais chaves fim de curso. A detecção ocorre sem que haja o contato físico entre o sensor e o acionador, aumentando a vida útil do sensor por não possuir peças móveis sujeitas a desgastes mecânicos.
1.1 - Princípio de Funcion amento: O princípio de funcionamento baseia-se na geração de um campo eletromagnético de alta freqüência, que é desenvolvido por uma bobina ressonante instalada na face sensora.
A bobina faz parte de um circuito oscilador que em condição normal (desacionada) gera um sinal senoidal. Quando um metal aproxima-se do campo, este por correntes de superfície (Foulcault), absorve a energia do campo, diminuindo a amplitude do sinal gerado no oscilador.
A variação de amplitude deste sinal é convertida em uma variação contínua que comparada com um valor padrão, passa a atuar no estágio de saída.
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES 1.2 - Material do Aci onador: A distância sensora operacional varia ainda com o tipo de metal, ou seja, é especificada para o ferro ou aço e necessita ser multiplicada por um fator de redução. Material Ferro ou Aço Cromo Níquel Aço Inox Latão Alumínio Cobre
Fator 1,0 0,9 0,85 0,5 0,4 0,3
Tipos de Configurações Elétricas dos sensores: 1 - NPN (Sinck) ? São sensores que possuem no estágio de saída um transístor que tem função de chavear (ligar e desligar) o terminal negativo da fonte.
2 - PNP (Source) ? São sensores que possuem no estágio de saída um transístor que tem função de chavear (ligar e desligar) o terminal positivo da fonte.
3 - Sensor Namur ? Semelhante aos sensores convencionais, aplicado tipicamente em atmosferas potencialmente explosivas, deve ser utilizado com barreiras de segurança intrínseca. O sensor Namur consome uma corrente _ 3mA quando desacionado, e com a aproximação do alvo a corrente de consumo cai abaixo de _ 1mA, quando alimentado por um circuito de 8V e impedância de 1K _ .
4 - Sensor a 2 Fios ? Similar ao fim de curso mecânico os sensores são ligados em série com a carga. Observe que uma pequena corrente circula pela carga quando o sensor está desacionado, requerida para a alimentação do circuito interno. Verifique o correto acionamento da carga considerando que existe ainda uma pequena queda de tensão sobre o sensor.
4.1 - Sensores Corrente Contínua a 2 Fios:
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES 4.2 - Sensor C. Alternada 2 Fios Cabo e Conecto r ( V1 ) 4 Pinos:
* Nota: Sensores com conector 4 pinos não possui pino de aterramento. 5 - Sensores Corrente Alternada a 3 Fios: Recomendado quando a corrente residual ou a queda de tensão dos sensores 2 fios não é compatível com a carga.
6 - Sensor CA / CC (Corrente Alternada e Contínua): Sensores a 2 fios multialimentação que operam em qualquer tensão na faixa de 20 a 250V tanto em CC como em CA.
7 - Sensores com Conector 3 Pinos ( V13 ): Todos os sensores a 2 fios com conector V13 em CA (modelos WA e WF) e CA/CC (modelos UA, UZA, UF e UZF) possuem o terminal de aterramento no pino
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TEMPERATURA O conceito mais usado de temperatura é o seguinte: “É o grau de agitação das moléculas de um corpo e pode ser expressa em graus celcius ( oC), kelvin (oK), Fahrenheit (oF) etc.” Em outras palavras, a temperatura de um corpo representa o seu estado térmico.
Calor Podemos conceituar o calor da seguinte maneira: “Calor é a energia térmica em trânsito” De um modo, mas prático, podemos dizer que calor é a sensação de quente e frio. Ao aproximarmos de um recipiente em aquecimento teremos a uma sensação de uma radiação da temperatura. Está radiação é a energia liberada pelo recipiente denominado Calor.
Calor Sensível: Provaca apenas variação de temperatura no corpo, sem que aconteça
mudança no seu estado de agregação, ou seja, se o corpo é sólido continua sólido e o mesmo acontece para os estados líquidos e gasosos.
Calor Latente: É quando a substância ao receber ou perder calor, sua temperatura não varia,
mas seu estado de agregação modifica, ou seja, o estado físico passa do sólido para o líquido, do líquido para o gasoso, e assim por diante.
Pontos Fixos de Temperatura Sabe-se que, sob certas condições, alguns fenômenos físicos só se processam a uma determinada temperatura, e que, durante o fenômeno a temperatura permanece constante. As temperaturas em que tais fenômenos ocorrem são denominadas pontos fixos de temperaturas. TEMPERATURA VAPOR ÁGUA EM EBULIÇÃO
100º C Pontos Fixos da Água.
D
ÁGUA
0º
TEMPO A
B
GELO
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES Os segmentos AB e DC do gráfico definem mudanças de estados físicos da matéria. AB = sólido ------ li quido CD = líquido ------ gasoso
Conversão de Escalas Termométricas:
Ao compararmos três termômetros 100º
ºC
ºF
K
212º
Cº
Fº
0º
32º CELSIUS
FAHRENHEIT
Conversão da Escala ºF para ºC: F – 32 9
= C 5
Conversão da Escala ºC para K: C = K - 273
Conversão da Escala K para ºF: K – 273 5
= F - 32 9
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Temperatura de Ebulição da
K
Tempertatura Genérica
273
Temperatura de Fusão do Gelo
KELVIN
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Tipos de elementos sensores:
- Tipos de elementos sensores mecânicos para medição de temperatura: •Termômetro bimetálico; •Termômetro de enchimento
- Tipos de elementos sensores elétricos para medição de temperatura: •Termopar •termoresistência (PT-100)
Acessór io: •poço de proteção
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Definição de Termopar
O termopar consiste em dois condutores metálicos diferentes e puros (ou com ligas homogêneas), unidos em uma extremidade, que quando submetido a um diferencial de temperatura entre as suas junções, gera um sinal elétrico da ordem de milevolts, que é proporcional à diferença de temperatura em suas extremidades. Este princípio chama-se Efeito Seebeck.
Definição de Termopar Isolação Mineral
O termopar isolação mineral é constituído de um ou dois pares de fios isolados entre si e a bainha metálica por um pó isolante de óxido de magnésio altamente compactado. Devido a esta construção os termoelementos ficam totalmente isolados do meio, resultando portanto numa maior estabilidade da FEM e maior vida útil. a) A nomenclatura dos termopares segundo a IEC 584-2 · · · · · · · ·
Tipo T : Cobre/Cobre-Níquel Tipo J : Ferro/Cobre-Níquel Tipo E : Níquel-Cromo/Cobre-Níquel Tipo K : Níquel-Cromo/Níquel-Alumínio Tipo S : Platina-10% Ródiol / Platina Tipo R : Platina-13% Ródiol / Platina Tipo B : Platina-30% Ródiol / Platina - 6% Ródio Tipo N : Níquel-Cromo- Silício/Níquel-Silício
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A tabela abaixo relaciona os tipos de termopares, a faixa de temperatura de trabalho e suas características de utilização. TIPO T
J
E
K
S R
B
N
COMPOSIÇÃO Cobre/Cobre-Níquel (+) / (-)
Ferro/Cobre-Níquel (+) / (-)
Níquel-Cromo/Cobre-Níquel (+) / (-)
Níquel-Cromo/NíquelAlumínio (+) / (-)
Platina-10% Ródiol / Platina (+) / (-) Platina-13% Ródiol / Platina
Platina-30% Ródiol / Platina-6% Ródiol (+) / (-)
Platina-Cromo-Silício (+) Níquel-Silício (-)
RANGE
CARACTERÍSTICAS
-200 a 350ºC
Podem ser usados em atmosferas oxidantes, redutoras, inertes e no vácuo. Adequados para medições abaixo de zero graus. Apresenta boa precisão na sua faixa de utilização.
-40 a 750ºC
Podem ser usados em atmosferas oxidantes, redutoras, inertes e no vácuo. Não deve ser usado em atmosferas sulfurosas e não se recomenda o uso em teperaturas abaixo de zero graus. Apresenta baixo custo.
-200 a 900ºC
Podem ser usados em atmosferas oxidantes e inertes. Em ambientes redutores ou vácuo perdem suas características termelétricas. Adequado para uso em temperaturas abaixo d zero graus.
-200 a 1200ºC
Recomendáveis em atmosferas oxidantes ou inertes. Ocasionalmente podem se usados abaixo de zero graus. Não devem ser utilizados em atmosferas redutoras e sulfurosas. Seu uso no vácuo e por curto períoodo de tempo.
0 a 1600ºC 0 a 1600ºC
Recomendáveis em atmosferas oxidantes ou inertes. Não devem ser usados abaixo de zero graus, no vácuo, em atmosferas redutoras ou atmosferas com vapores metálicos. Apresenta boa precisão em temperaturas elevadas.
600 a 1700ºC
Recomendáveis em atmosferas oxidantes ou inertes. Não devem ser usados abaixo de zero graus, no vácuo, em atmosferas redutoras ou atmosferas com vapores metálicos. Mais adequado para altas temperaturas que os tipos S/R.
-200 a 1200ºC
Excelente resistência a oxidação até 1200ºC. Curva FEM x Temp. similar ao tipo K, porém possui menor potência termelétrica. Apresenta maior estabilidade e menor drift x tempo.
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Limites de Erros dos Termopares Entende-se por por erro de um termopar o máximo desvio que este pode apresentar em relação a um padrão, que é adotado como padrão absoluto. Este erro pode ser expresso em graus Celsius ou em porcentagem de temperatura medida, adotar sempre o que der maior. A tabela abaixo fornece os limites de erros dos termopares, conforme recomendação da norma ANSI MC 96.1 - 1992, segundo a IPTS-68. Limit es de Erro
Tipo de Termopar
Faixa de Temp.
Standard (Escolher o Maior)
Especial (Escolher o Maior)
T
0 a 350ºC
± 1ºC ou ± 0,75%
± 0,5ºC ou ± 0,4%
J
0 a 750ºC
± 2,2ºC ou ± 0,75%
± 1,1ºC ou ± 0,4%
E
0 a 900ºC
± 1,7ºC ou ± 0,5%
± 1ºC ou ± 0,4%
K
0 a 1250ºC
± 2,2ºC ou ± 0,75%
± 1,1ºC ou ± 0,4%
SeR
0 a 1450ºC
± 1,5ºC ou ± 0,25%
± 0,6ºC ou ± 0,1%
B
0 a 1700ºC
± 0,5%
-
T
-200 a 0ºC
± 1ºC ou ± 1,5%
-
E
-200 a 0ºC
± 1,7ºC ou ± 1%
-
K
-200 a 0ºC
± 2,2ºC ou ± 2%
-
Notas:
- Estes limites atendem as normas ASTM-E-230/77 - USA, UNI 7938 - ITÁLIA, BS-4937 INGLATERRA, JIS C1602 - JAPÃO e IEC 584-2 DE 1982 para termopares convencionais e de isolação mineral.
- Temperatura de junção de referência a 0ºC. - Quando o limite de erro é expresso em %, este se aplica a temperatura que está sendo medida. - Estes erros não incluem os erros devido a instalação.
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Tabela do Códi go de Cores Símbolo CÓD. Termopar
T J E K S R B N
Condutores (+) / (-)
Faixa de Temperatura Tolerância AMERICANAS ºC ANSI MC 96.1 Standard ±1,0ºC
EXTENSÃO TIPO T TX Cobre (+) / Cobre-Níquel -60 A 100ºC (-) Especial ±0,5ºC Standard EXTENSÃO TIPO J ±2,2ºC JX Ferro (+) / Cobre-Níquel 0 a 200ºC (-) Especial ±1,1ºC Standard EXTENSÃO TIPO E ±1,7ºC EX 0 a 200ºC Níquel-Cromo (+) / Cobre-Níquel Especial Standard EXTENSÃO TIPO K ±2,2ºC KX 0 a 200ºC Níquel-Cromo (+) / Níquel-Alumínio (-) Especial Standard SX COMPENSAÇÃO TIPO ±5,0ºC S/R 0 a 200ºC Cobre (+) / Cobre-Níquel Especial RX (-) Standard 0ºC/CABOS de COBRE 3,7ºC BX 0 a 100ºC Comuns Cobre (+) / Cobre (-) Especial EXTENSÃO TIPO N NX Níquel-Cromo-Silício (+) Níquel-Silício (-)
0 a 200ºC
Standard ±2,2ºC Especial
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NORMAS ALEMÃ INGLESA JAPONESA FRANCESA DIN BS JIS NF C42-323 43714 1843/52 C1610/81
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Definição de Termoresistência As termoresistências são sensores de altíssima precisão, estabilidade e repetibilidade, permitindo seu uso tanto em indústria como em laboratórios e centros de pesquisa. Elas podem ser de platina, cobre ou níquel, cobrindo uma vasta gama de temperaturas e com um grau de precisão superior aos termopares, A termoresistência de platina é consierada como padrão desde -259,34ºC até 961.78ºC pela ITS90
Princípio de Funcionamento As termoresistências ou bulbos de resistência ou termômetros de resistência ou RTD, são sensores que se baseiam no principio de variação da resistência ôhmica em função da temperatura. Elas aumentam a resistência com o aumento da temperatura. Seu elemento sensor consiste de uma resistência em forma de fio de platina de alta pureza, de níquel ou de cobre ( menos usado) encapsulado num bulbo de cêramica ou vidro. Limites de Erros da Termor esistência Pt-100: Apresentamos os limites de erros para as classes A e B segundo a norma DIC-IEV 751/85: CLASSE B +/-0,30 +(0,005.t)ºC CLASSE A +/-0,15 +(0,002.t)ºC Numericamente e graficamente temos: Tolerância Temperatura (ºC)
Classe A (±-ºC)
Classe B (±ºC)
-200 -100 0 100 200 300 400 500 600 650
0,55 0,35 0,15 0,35 0,55 0,75 0,95 1,15 1,35 1,45
1,3 0,8 0,3 0,8 1,3 1,8 2,3 2,8 3,3 3,55
Podem ser de ligação a 2 fios, 3 fios e 4 fios.
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES Tabela de Convers ão PT100: Ro=100,00 a 0ºC ASTM-E-1137 Temperatura em graus Celsius (ITS-90) Resistência em ohms
Þ=0.00385 .
¹.ºC¯¹
ºC -200 -190 -180 -170 -160 -150 -140 -130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
0 18,52 22,83 27,10 31,34 35,54 39,72 43,88 48,00 52,11 56,19 60,26 64,30 68,33 72,33 76,33 80,31 84,27 88,22 92,16 96,09 100,00
1 18,09 22,40 26,67 30,91 35,12 39,31 43,46 47,59 51,70 55,79 59,85 63,90 67,92 71,93 75,93 79,91 83,87 87,83 91,77 95,69 99,61
2 17,65 21,97 26,24 30,49 34,70 38,89 43,05 47,18 51,29 55,38 59,44 63,49 67,52 71,53 75,53 79,51 83,48 87,43 91,37 95,30 99,22
3 17,22 21,54 25,82 30,07 34,28 38,47 42,63 46,77 50,88 54,97 59,04 63,09 67,12 71,13 75,13 79,11 83,08 87,04 90,98 94,91 98,83
4 16,79 21,11 25,39 29,64 33,86 38,05 42,22 46,36 50,47 54,56 58,63 62,68 66,72 70,73 74,73 78,72 82,69 86,64 90,59 94,52 98,44
5 16,35 20,68 24,97 29,22 33,44 37,64 41,80 45,94 50,06 54,15 58,23 62,28 66,31 70,33 74,33 78,32 82,29 86,25 90,19 94,12 98,04
6 15,92 20,25 24,54 28,80 33,02 37,22 41,39 45,53 49,65 53,75 57,82 61,88 65,91 69,93 73,93 77,92 81,89 85,85 89,80 93,73 97,65
7 15,48 19,82 24,11 28,37 32,60 36,80 40,97 45,12 49,24 53,34 57,41 61,47 65,51 69,53 73,53 77,52 81,50 85,46 89,40 93,34 97,26
8 15,05 19,38 23,68 27,95 32,18 36,38 40,56 44,70 48,83 52,93 57,01 61,07 65,11 69,13 73,13 77,12 81,10 85,06 89,01 92,95 96,87
9 14,61 18,95 23,25 27,52 31,76 35,96 40,14 44,29 48,42 52,52 56,60 60,66 64,70 68,73 72,73 76,73 80,70 84,67 88,62 92,55 96,48
10 14,18 18,52 22,83 27,10 31,34 35,54 39,72 43,88 48,00 52,11 56,19 60,26 64,30 68,33 72,33 76,33 80,31 84,27 88,22 92,16 96,09
ºC 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
0 100,00 103,90 107,79 111,67 115,54 119,40 123,24 127,08 130,90 134,71 138,51 142,29 146,07
1 100,39 104,29 108,18 112,06 115,93 119,78 123,63 127,46 131,28 135,09 138,88 142,67 146,44
2 100,78 104,68 108,57 112,45 116,31 120,17 124,01 127,84 131,66 135,47 139,26 143,05 146,82
3 101,17 105,07 108,96 112,83 116,70 120,55 124,39 128,22 132,04 135,85 139,64 143,43 147,20
4 101,56 105,46 109,35 113,22 117,08 120,94 124,78 128,61 132,42 136,23 140,02 143,80 147,57
5 101,95 105,85 109,73 113,61 117,47 121,32 125,16 128,99 132,80 136,61 140,40 144,18 147,95
6 102,34 106,24 110,12 114,00 117,86 121,71 125,54 129,37 133,18 136,99 140,78 144,56 148,33
7 102,73 106,63 110,51 114,38 118,24 122,09 125,93 129,75 133,57 137,37 141,16 144,94 148,70
8 103,12 107,02 110,90 114,77 118,63 122,47 126,31 130,13 133,95 137,75 141,54 145,31 149,08
9 103,51 107,40 111,29 115,15 119,01 122,86 126,69 130,52 134,33 138,13 141,91 145,69 149,46
10 103,90 107,79 111,67 115,54 119,40 123,24 127,08 130,90 134,71 138,51 142,29 146,07 149,83
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540
149,83 153,58 157,33 161,05 164,77 168,48 172,17 175,86 179,53 183,19 186,84 190,47 194,10 197,71 201,31 204,90 208,48 212,05 215,61 219,15 222,68 226,21 229,72 233,21 236,70 240,18 243,64 247,09 250,53 253,96 257,38 260,78 264,18 267,56 270,93 274,29 277,64 280,98 284,30 287,62 290,92 294,21
150,21 153,96 157,70 161,43 165,14 168,85 172,54 176,22 179,89 183,55 187,20 190,84 194,46 198,07 201,67 205,26 208,84 212,41 215,96 219,51 223,04 226,56 230,07 233,56 237,05 240,52 243,99 247,44 250,88 254,30 257,72 261,12 264,52 267,90 271,27 274,63 277,98 281,31 284,63 287,95 291,25 294,54
150,58 154,33 158,07 161,80 165,51 169,22 172,91 176,59 180,26 183,92 187,56 191,20 194,82 198,43 202,03 205,62 209,20 212,76 216,32 219,86 223,39 226,91 230,42 233,91 237,40 240,87 244,33 247,78 251,22 254,65 258,06 261,46 264,86 268,24 271,61 274,96 278,31 281,64 284,97 288,28 291,58 294,86
150,96 154,71 158,45 162,17 165,89 169,59 173,28 176,96 180,63 184,28 187,93 191,56 195,18 198,79 202,39 205,98 209,56 213,12 216,67 220,21 223,74 227,26 230,77 234,26 237,74 241,22 244,68 248,13 251,56 254,99 258,40 261,80 265,20 268,57 271,94 275,30 278,64 281,98 285,30 288,61 291,91 295,19
151,33 155,08 158,82 162,54 166,26 169,96 173,65 177,33 180,99 184,65 188,29 191,92 195,55 199,15 202,75 206,34 209,91 213,48 217,03 220,57 224,09 227,61 231,12 234,61 238,09 241,56 245,02 248,47 251,91 255,33 258,74 262,14 265,53 268,91 272,28 275,63 278,98 282,31 285,63 288,94 292,24 295,52
151,71 155,46 159,19 162,91 166,63 170,33 174,02 177,69 181,36 185,01 188,66 192,29 195,91 199,51 203,11 206,70 210,27 213,83 217,38 220,92 224,45 227,96 231,47 234,96 238,44 241,91 245,37 248,81 252,25 255,67 259,08 262,48 265,87 269,25 272,61 275,97 279,31 282,64 285,96 289,27 292,56 295,85
152,08 155,83 159,56 163,29 167,00 170,70 174,38 178,06 181,72 185,38 189,02 192,65 196,27 199,87 203,47 207,05 210,63 214,19 217,74 221,27 224,80 228,31 231,82 235,31 238,79 242,26 245,71 249,16 252,59 256,01 259,42 262,82 266,21 269,59 272,95 276,30 279,64 282,97 286,29 289,60 292,89 296,18
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152,46 156,20 159,94 163,66 167,37 171,07 174,75 178,43 182,09 185,74 189,38 193,01 196,63 200,23 203,83 207,41 210,98 214,54 218,09 221,63 225,15 228,66 232,17 235,66 239,13 242,60 246,06 249,50 252,93 256,35 259,76 263,16 266,55 269,92 273,29 276,64 279,98 283,31 286,62 289,93 293,22 296,50
152,83 156,58 160,31 164,03 167,74 171,43 175,12 178,79 182,46 186,11 189,75 193,37 196,99 200,59 204,19 207,77 211,34 214,90 218,44 221,98 225,50 229,02 232,52 236,00 239,48 242,95 246,40 249,85 253,28 256,70 260,10 263,50 266,89 270,26 273,62 276,97 280,31 283,64 286,95 290,26 293,55 296,83
153,21 156,95 160,68 164,40 168,11 171,80 175,49 179,16 182,82 186,47 190,11 193,74 197,35 200,95 204,55 208,13 211,70 215,25 218,80 222,33 225,85 229,37 232,87 236,35 239,83 243,29 246,75 250,19 253,62 257,04 260,44 263,84 267,22 270,60 273,96 277,31 280,64 283,97 287,29 290,59 293,88 297,16
153,58 157,33 161,05 164,77 168,48 172,17 175,86 179,53 183,19 186,84 190,47 194,10 197,71 201,31 204,90 208,48 212,05 215,61 219,15 222,68 226,21 229,72 233,21 236,70 240,18 243,64 247,09 250,53 253,96 257,38 260,78 264,18 267,56 270,93 274,29 277,64 280,98 284,30 287,62 290,92 294,21 297,49
APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800 810 820 830 840 850
297,49 300,75 304,01 307,25 310,49 313,71 316,92 320,12 323,30 326,48 329,64 332,79 335,93 339,06 342,18 345,28 348,38 351,46 354,53 357,59 360,64 363,67 366,70 369,71 372,71 375,70 378,68 381,65 384,60 387,55 390,48
297,81 301,08 304,34 307,58 310,81 314,03 317,24 320,43 323,62 326,79 329,96 333,11 336,25 339,37 342,49 345,59 348,69 351,77 354,84 357,90 360,94 363,98 367,00 370,01 373,01 376,00 378,98 381,95 384,90 387,84 390,77
298,14 301,41 304,66 307,90 311,13 314,35 317,56 320,75 323,94 327,11 330,27 333,42 336,56 339,69 342,80 345,90 348,99 352,08 355,14 358,20 361,25 364,28 367,30 370,31 373,31 376,30 379,28 382,24 385,19 388,14 391,07
298,47 301,73 304,98 308,23 311,45 314,67 317,88 321,07 324,26 327,43 330,59 333,74 336,87 340,00 343,11 346,21 349,30 352,38 355,45 358,51 361,55 364,58 367,60 370,61 373,61 376,60 379,57 382,54 385,49 388,43 391,36
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299,12 302,38 305,63 308,87 312,10 315,31 318,52 321,71 324,89 328,06 331,22 334,36 337,50 340,62 343,73 346,83 349,92 353,00 356,06 359,12 362,16 365,19 368,21 371,21 374,21 377,19 380,17 383,13 386,08 389,02 391,94
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299,78 303,03 306,28 309,52 312,74 315,96 319,16 322,35 325,53 328,69 331,85 334,99 338,12 341,24 344,35 347,45 350,54 353,61 356,67 359,72 362,76 365,79 368,81 371,81 374,81 377,79 380,76 383,72 386,67 389,60 392,53
300,10 303,36 306,61 309,84 313,06 316,28 319,48 322,67 325,84 329,01 332,16 335,31 338,44 341,56 344,66 347,76 350,84 353,92 356,98 360,03 363,07 366,10 369,11 372,11 375,11 378,09 381,06 384,01 386,96 389,90 392,82
300,43 303,69 306,93 310,16 313,39 316,60 319,80 322,98 326,16 329,32 332,48 335,62 338,75 341,87 344,97 348,07 351,15 354,22 357,28 360,33 363,37 366,40 369,41 372,41 375,41 378,39 381,35 384,31 387,25 390,19 393,11
300,75 304,01 307,25 310,49 313,71 316,92 320,12 323,30 326,48 329,64 332,79 335,93 339,06 342,18 345,28 348,38 351,46 354,53 357,59 360,64 363,67 366,70 369,71 372,71 375,70 378,68 381,65 384,60 387,55 390,48 393,40
APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES
Tabela de Conversão Termopar Tipo J: Ferro/Cobre-Níquel ASTM-E-230 Temperatura em graus Celsius (ITS-90) Força eletromotriz térmica em mil ivolts
Junção de referência a 0ºC
ºC -210 -200 -190 -180 -170 -160 -150 -140 -130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
0 -8,095 -7,890 -7,659 -7,403 -7,123 -6,821 -6,500 -6,159 -5,801 -5,426 -5,037 -4,633 -4,215 -3,786 -3,344 -2,893 -2,431 -1,961 -1,482 -0,995 -0,501 0,000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-7,912 -7,683 -7,429 -7,152 -6,853 -6,533 -6,194 -5,838 -5,465 -5,076 -4,674 -4,257 -3,829 -3,389 -2,938 -2,478 -2,008 -1,530 -1,044 -0,550 -0,050
-7,934 -7,707 -7,456 -7,181 -6,883 -6,566 -6,229 -5,874 -5,503 -5,116 -4,714 -4,300 -3,872 -3,434 -2,984 -2,524 -2,055 -1,578 -1,093 -0,600 -0,101
-7,955 -7,731 -7,482 -7,209 -6,914 -6,598 -6,263 -5,910 -5,541 -5,155 -4,755 -4,342 -3,916 -3,478 -3,029 -2,571 -2,103 -1,626 -1,142 -0,650 -0,151
-7,976 -7,755 -7,508 -7,237 -6,944 -6,631 -6,298 -5,946 -5,578 -5,194 -4,796 -4,384 -3,959 -3,522 -3,075 -2,617 -2,150 -1,674 -1,190 -0,699 -0,201
-7,996 -7,778 -7,534 -7,265 -6,975 -6,663 -6,332 -5,982 -5,616 -5,233 -4,836 -4,425 -4,002 -3,566 -3,120 -2,663 -2,197 -1,722 -1,239 -0,749 -0,251
-8,017 -7,801 -7,559 -7,293 -7,005 -6,695 -6,366 -6,018 -5,653 -5,272 -4,877 -4,467 -4,045 -3,610 -3,165 -2,709 -2,244 -1,770 -1,288 -0,798 -0,301
-8,037 -7,824 -7,585 -7,321 -7,035 -6,727 -6,400 -6,054 -5,690 -5,311 -4,917 -4,509 -4,088 -3,654 -3,210 -2,755 -2,291 -1,818 -1,336 -0,847 -0,351
-8,057 -7,846 -7,610 -7,348 -7,064 -6,759 -6,433 -6,089 -5,727 -5,350 -4,957 -4,550 -4,130 -3,698 -3,255 -2,801 -2,338 -1,865 -1,385 -0,896 -0,401
-8,076 -7,868 -7,634 -7,376 -7,094 -6,790 -6,467 -6,124 -5,764 -5,388 -4,997 -4,591 -4,173 -3,742 -3,300 -2,847 -2,385 -1,913 -1,433 -0,946 -0,451
-8,095 -7,890 -7,659 -7,403 -7,123 -6,821 -6,500 -6,159 -5,801 -5,426 -5,037 -4,633 -4,215 -3,786 -3,344 -2,893 -2,431 -1,961 -1,482 -0,995 -0,501
ºC 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 0,000 0,507 1,019 1,537 2,059 2,585 3,116 3,650 4,187 4,726
1 0,050 0,558 1,071 1,589 2,111 2,638 3,169 3,703 4,240 4,781
2 0,101 0,609 1,122 1,641 2,164 2,691 3,222 3,757 4,294 4,835
3 0,151 0,660 1,174 1,693 2,216 2,744 3,275 3,810 4,348 4,889
4 0,202 0,711 1,226 1,745 2,269 2,797 3,329 3,864 4,402 4,943
5 0,253 0,762 1,277 1,797 2,322 2,850 3,382 3,918 4,456 4,997
6 0,303 0,814 1,329 1,849 2,374 2,903 3,436 3,971 4,510 5,052
7 0,354 0,865 1,381 1,902 2,427 2,956 3,489 4,025 4,564 5,106
8 0,405 0,916 1,433 1,954 2,480 3,009 3,543 4,079 4,618 5,160
9 0,456 0,968 1,485 2,006 2,532 3,062 3,596 4,133 4,672 5,215
10 0,507 1,019 1,537 2,059 2,585 3,116 3,650 4,187 4,726 5,269
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510
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Página 38 de 71
5,650 6,196 6,744 7,294 7,844 8,396 8,949 9,503 10,057 10,612 11,167 11,723 12,278 12,833 13,389 13,944 14,499 15,053 15,607 16,161 16,715 17,268 17,820 18,373 18,925 19,477 20,028 20,580 21,131 21,683 22,234 22,786 23,338 23,891 24,444 24,998 25,553 26,109 26,666 27,225 27,785 28,347
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870 880 890 900 910 920 930
28,516 29,080 29,647 30,216 30,788 31,362 31,939 32,519 33,102 33,689 34,279 34,873 35,470 36,071 36,675 37,284 37,896 38,512 39,132 39,755 40,382 41,012 41,645 42,281 42,919 43,559 44,203 44,848 45,494 46,141 46,786 47,431 48,074 48,715 49,353 49,989 50,622 51,251 51,877 52,500 53,119 53,735
28,572 29,137 29,704 30,273 30,845 31,419 31,997 32,577 33,161 33,748 34,338 34,932 35,530 36,131 36,736 37,345 37,958 38,574 39,194 39,818 40,445 41,075 41,708 42,344 42,983 43,624 44,267 44,913 45,559 46,205 46,851 47,495 48,138 48,779 49,417 50,052 50,685 51,314 51,940 52,562 53,181 53,796
28,629 29,194 29,761 30,330 30,902 31,477 32,055 32,636 33,219 33,807 34,397 34,992 35,590 36,191 36,797 37,406 38,019 38,636 39,256 39,880 40,508 41,138 41,772 42,408 43,047 43,688 44,332 44,977 45,624 46,270 46,915 47,560 48,202 48,843 49,481 50,116 50,748 51,377 52,002 52,624 53,243 53,857
28,685 29,250 29,818 30,387 30,960 31,535 32,113 32,694 33,278 33,866 34,457 35,051 35,650 36,252 36,858 37,467 38,081 38,698 39,318 39,943 40,570 41,201 41,835 42,472 43,111 43,752 44,396 45,042 45,688 46,334 46,980 47,624 48,267 48,907 49,544 50,179 50,811 51,439 52,064 52,686 53,304 53,919
28,741 29,307 29,874 30,444 31,017 31,592 32,171 32,752 33,337 33,925 34,516 35,111 35,710 36,312 36,918 37,528 38,142 38,760 39,381 40,005 40,633 41,265 41,899 42,536 43,175 43,817 44,461 45,107 45,753 46,399 47,044 47,688 48,331 48,971 49,608 50,243 50,874 51,502 52,127 52,748 53,366 53,980
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28,854 29,420 29,988 30,559 31,132 31,708 32,287 32,869 33,454 34,043 34,635 35,230 35,830 36,433 37,040 37,651 38,265 38,884 39,505 40,131 40,759 41,391 42,026 42,663 43,303 43,945 44,590 45,236 45,882 46,528 47,173 47,817 48,459 49,098 49,735 50,369 51,000 51,627 52,251 52,872 53,489 54,102
Página 39 de 71
28,911 29,477 30,045 30,616 31,189 31,766 32,345 32,927 33,513 34,102 34,694 35,290 35,890 36,494 37,101 37,712 38,327 38,946 39,568 40,193 40,822 41,455 42,090 42,727 43,367 44,010 44,655 45,301 45,947 46,593 47,238 47,881 48,523 49,162 49,799 50,432 51,063 51,690 52,314 52,934 53,550 54,164
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29,024 29,590 30,159 30,730 31,304 31,881 32,461 33,044 33,630 34,220 34,813 35,410 36,010 36,615 37,223 37,835 38,450 39,070 39,693 40,319 40,949 41,581 42,217 42,855 43,495 44,139 44,784 45,430 46,076 46,722 47,367 48,010 48,651 49,290 49,926 50,559 51,188 51,815 52,438 53,057 53,673 54,286
29,080 29,647 30,216 30,788 31,362 31,939 32,519 33,102 33,689 34,279 34,873 35,470 36,071 36,675 37,284 37,896 38,512 39,132 39,755 40,382 41,012 41,645 42,281 42,919 43,559 44,203 44,848 45,494 46,141 46,786 47,431 48,074 48,715 49,353 49,989 50,622 51,251 51,877 52,500 53,119 53,735 54,347
APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES 940 950 960 970 980 990 1000 1010 1020 1030 1040 1050 1060 1070 1080 1090 1100 1110 1120 1130 1140 1150 1160 1170 1180 1190 1200
54,347 54,956 55,561 56,164 56,763 57,360 57,953 58,545 59,134 59,721 60,307 60,890 61,473 62,054 62,634 63,214 63,792 64,370 64,948 65,525 66,102 66,679 67,255 67,831 68,406 68,980 69,553
54,408 55,016 55,622 56,224 56,823 57,419 58,013 58,604 59,193 59,780 60,365 60,949 61,531 62,112 62,692 63,271 63,850 64,428 65,006 65,583 66,160 66,737 67,313 67,888 68,463 69,037
54,469 55,077 55,682 56,284 56,883 57,479 58,072 58,663 59,252 59,838 60,423 61,007 61,589 62,170 62,750 63,329 63,908 64,486 65,064 65,641 66,218 66,794 67,370 67,946 68,521 69,095
54,530 55,138 55,742 56,344 56,942 57,538 58,131 58,722 59,310 59,897 60,482 61,065 61,647 62,228 62,808 63,387 63,966 64,544 65,121 65,699 66,275 66,852 67,428 68,003 68,578 69,152
54,591 55,198 55,803 56,404 57,002 57,597 58,190 58,781 59,369 59,956 60,540 61,123 61,705 62,286 62,866 63,445 64,024 64,602 65,179 65,756 66,333 66,910 67,486 68,061 68,636 69,209
54,652 55,259 55,863 56,464 57,062 57,657 58,249 58,840 59,428 60,014 60,599 61,182 61,763 62,344 62,924 63,503 64,081 64,659 65,237 65,814 66,391 66,967 67,543 68,119 68,693 69,267
54,713 55,319 55,923 56,524 57,121 57,716 58,309 58,899 59,487 60,073 60,657 61,240 61,822 62,402 62,982 63,561 64,139 64,717 65,295 65,872 66,448 67,025 67,601 68,176 68,751 69,324
Página 40 de 71
54,773 55,380 55,983 56,584 57,181 57,776 58,368 58,957 59,545 60,131 60,715 61,298 61,880 62,460 63,040 63,619 64,197 64,775 65,352 65,929 66,506 67,082 67,658 68,234 68,808 69,381
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54,956 55,561 56,164 56,763 57,360 57,953 58,545 59,134 59,721 60,307 60,890 61,473 62,054 62,634 63,214 63,792 64,370 64,948 65,525 66,102 66,679 67,255 67,831 68,406 68,980 69,553
APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES
Tabela de Conversão Termopar Tipo K: Tabela de Conversão Tipo K
Níquel-Cromo/Níquel-Alumínio ASTM-E-230
Temperatura em graus Celsius (ITS-90) Força eletromotriz térmica em mil ivolts
Junç ão de referência a 0ºC
ºC -270 -260 -250 -240 -230 -220 -210 -200 -190 -180 -170 -160 -150 -140 -130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
0 -6,458 -6,441 -6,404 -6,344 -6,262 -6,158 -6,035 -5,891 -5,730 -5,550 -5,354 -5,141 -4,913 -4,669 -4,411 -4,138 -3,852 -3,554 -3,243 -2,920 -2,587 -2,243 -1,889 -1,527 -1,156 -0,778 -0,392 0,000
1
2
3
4
5
6
7
-8
9
10
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450
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19,239 19,664 20,090 20,516 20,943 21,369 21,796 22,222 22,649 23,075 23,501 23,927 24,353 24,778 25,203 25,627 26,052 26,475 26,898 27,320 27,742 28,163 28,584 29,003 29,422 29,840 30,257 30,674 31,089 31,504 31,917 32,330 32,742 33,152 33,562 33,971 34,379 34,786 35,192 35,596 36,000 36,403
19,281 19,707 20,133 20,559 20,985 21,412 21,838 22,265 22,691 23,117 23,544 23,970 24,395 24,820 25,245 25,670 26,094 26,517 26,940 27,363 27,784 28,205 28,626 29,045 29,464 29,882 30,299 30,715 31,130 31,545 31,958 32,371 32,783 33,193 33,603 34,012 34,420 34,826 35,232 35,637 36,041 36,443
19,324 19,750 20,175 20,602 21,028 21,454 21,881 22,307 22,734 23,160 23,586 24,012 24,438 24,863 25,288 25,712 26,136 26,560 26,983 27,405 27,826 28,247 28,668 29,087 29,506 29,924 30,341 30,757 31,172 31,586 32,000 32,412 32,824 33,234 33,644 34,053 34,460 34,867 35,273 35,677 36,081 36,484
19,366 19,792 20,218 20,644 21,071 21,497 21,924 22,350 22,776 23,203 23,629 24,055 24,480 24,905 25,330 25,755 26,179 26,602 27,025 27,447 27,869 28,289 28,710 29,129 29,548 29,965 30,382 30,798 31,213 31,628 32,041 32,453 32,865 33,275 33,685 34,093 34,501 34,908 35,313 35,718 36,121 36,524
APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES 880 890 900 910 920 930 940 950 960 970 980 990 1000 1010 1020 1030 1040 1050 1060 1070 1080 1090 1100 1110 1120 1130 1140 1150 1160 1170 1180 1190 1200 1210 1220 1230 1240 1250 1260 1270 1280 1290
36,524 36,925 37,326 37,725 38,124 38,522 38,918 39,314 39,708 40,101 40,494 40,885 41,276 41,665 42,053 42,440 42,826 43,211 43,595 43,978 44,359 44,740 45,119 45,497 45,873 46,249 46,623 46,995 47,367 47,737 48,105 48,473 48,838 49,202 49,565 49,926 50,286 50,644 51,000 51,355 51,708 52,060
36,564 36,965 37,366 37,765 38,164 38,561 38,958 39,353 39,747 40,141 40,533 40,924 41,315 41,704 42,092 42,479 42,865 43,250 43,633 44,016 44,397 44,778 45,157 45,534 45,911 46,286 46,660 47,033 47,404 47,774 48,142 48,509 48,875 49,239 49,601 49,962 50,322 50,680 51,036 51,391 51,744 52,095
36,604 37,006 37,406 37,805 38,204 38,601 38,997 39,393 39,787 40,180 40,572 40,963 41,354 41,743 42,131 42,518 42,903 43,288 43,672 44,054 44,435 44,816 45,194 45,572 45,948 46,324 46,697 47,070 47,441 47,811 48,179 48,546 48,911 49,275 49,637 49,998 50,358 50,715 51,071 51,426 51,779 52,130
36,644 37,046 37,446 37,845 38,243 38,641 39,037 39,432 39,826 40,219 40,611 41,002 41,393 41,781 42,169 42,556 42,942 43,327 43,710 44,092 44,473 44,853 45,232 45,610 45,986 46,361 46,735 47,107 47,478 47,848 48,216 48,582 48,948 49,311 49,674 50,034 50,393 50,751 51,107 51,461 51,814 52,165
36,685 37,086 37,486 37,885 38,283 38,680 39,076 39,471 39,866 40,259 40,651 41,042 41,431 41,820 42,208 42,595 42,980 43,365 43,748 44,130 44,512 44,891 45,270 45,647 46,024 46,398 46,772 47,144 47,515 47,884 48,252 48,619 48,984 49,348 49,710 50,070 50,429 50,787 51,142 51,497 51,849 52,200
36,725 37,126 37,526 37,925 38,323 38,720 39,116 39,511 39,905 40,298 40,690 41,081 41,470 41,859 42,247 42,633 43,019 43,403 43,787 44,169 44,550 44,929 45,308 45,685 46,061 46,436 46,809 47,181 47,552 47,921 48,289 48,656 49,021 49,384 49,746 50,106 50,465 50,822 51,178 51,532 51,885 52,235
36,765 37,166 37,566 37,965 38,363 38,760 39,155 39,550 39,944 40,337 40,729 41,120 41,509 41,898 42,286 42,672 43,057 43,442 43,825 44,207 44,588 44,967 45,346 45,723 46,099 46,473 46,847 47,218 47,589 47,958 48,326 48,692 49,057 49,420 49,782 50,142 50,501 50,858 51,213 51,567 51,920 52,270
Página 44 de 71
36,805 37,206 37,606 38,005 38,402 38,799 39,195 39,590 39,984 40,376 40,768 41,159 41,548 41,937 42,324 42,711 43,096 43,480 43,863 44,245 44,626 45,005 45,383 45,760 46,136 46,511 46,884 47,256 47,626 47,995 48,363 48,729 49,093 49,456 49,818 50,178 50,537 50,894 51,249 51,603 51,955 52,305
36,845 37,246 37,646 38,044 38,442 38,839 39,235 39,629 40,023 40,415 40,807 41,198 41,587 41,976 42,363 42,749 43,134 43,518 43,901 44,283 44,664 45,043 45,421 45,798 46,174 46,548 46,921 47,293 47,663 48,032 48,399 48,765 49,130 49,493 49,854 50,214 50,572 50,929 51,284 51,638 51,990 52,340
36,885 37,286 37,686 38,084 38,482 38,878 39,274 39,669 40,062 40,455 40,846 41,237 41,626 42,014 42,402 42,788 43,173 43,557 43,940 44,321 44,702 45,081 45,459 45,836 46,211 46,585 46,958 47,330 47,700 48,069 48,436 48,802 49,166 49,529 49,890 50,250 50,608 50,965 51,320 51,673 52,025 52,375
36,925 37,326 37,725 38,124 38,522 38,918 39,314 39,708 40,101 40,494 40,885 41,276 41,665 42,053 42,440 42,826 43,211 43,595 43,978 44,359 44,740 45,119 45,497 45,873 46,249 46,623 46,995 47,367 47,737 48,105 48,473 48,838 49,202 49,565 49,926 50,286 50,644 51,000 51,355 51,708 52,060 52,410
APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES 1300 1310 1320 1330 1340 1350 1360 1370
52,410 52,759 53,106 53,451 53,795 54,138 54,479 54,819
52,445 52,794 53,140 53,486 53,830 54,172 54,513 54,852
52,480 52,828 53,175 53,520 53,864 54,206 54,547 54,886
52,515 52,863 53,210 53,555 53,898 54,240 54,581
52,550 52,898 53,244 53,589 53,932 54,274 54,615
52,585 52,932 53,279 53,623 53,967 54,308 54,649
52,620 52,967 53,313 53,658 54,001 54,343 54,683
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52,654 53,002 53,348 53,692 54,035 54,377 54,717
52,689 53,037 53,382 53,727 54,069 54,411 54,751
52,724 53,071 53,417 53,761 54,104 54,445 54,785
52,759 53,106 53,451 53,795 54,138 54,479 54,819
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PRESSÃO Por definição, Pressão é igual à relação entre a Força uniformemente distribuída sobre a unidade de área e atuando sobre ela; sendo o plano da área perpendicular à direção da força. F 90º A
P=F/A
Ex: Uma força de 10 Newtons é aplicado numa superfície de 10 m². Qual é o valor da Pressão? P = 10N / 10 m² = 1 N/m² = 1 Pa (Pascal)
•Tipos de pressão: Pressão Atmosférica = Pressão Barométrica: Subentende-se que e a camada gasosa que envolve o globo t errestre. A pressão Atm normal, reduzida a 0 ºC e submetida a intensidade normal de gravidade medida por uma aceleração de 9,80665 m/s², é igual a pressão de uma coluna de mercúrio de 760mm de Altura. Pressão relativa = Pressão manométr ica: Subentende-se que a pressão é medida tomando-se por referência a pressão atmosférica, e que vácuo é uma pressão negativa em relação a pressão atmosférica. EX.: Quando aplicamos uma pressão de 20 PSI no pneu de um automóvel. A pressão medida é em relação à pressão ATM. Nota: Convencionou-se que toda medição de Pressão que indica simplesmente o seu valor. Ficará implícito que é Pressão Relativa. Página 46 de 71
APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES Pressão absoluta = Pressão ATM + Pressão relativa: É a pressão positiva a partir do Vácuo Perfeito, ou seja, a soma da Pressão Atm e da pressão relativa.
TIPOS DE PRESSÃO PRESSÃO ABSOLUTA
760 mm H
PRESSÃO RELATIVA
0 PRESSÃO ATM
0
- 760 mm Hg VÁCUO REAL
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Massa específica e densidade A massa específica ( m ) de uma substância é a razão entre a massa (m) de uma quantidade da substância e o volume (V) correspondente:
Uma unidade muito usual para a massa específica é o g/cm 3 , mas no SI a unidade é o kg/m 3 . A relação entre elas é a seguinte:
Assim, para transformar uma massa específica de g/cm 3 para kg/m3, devemos multiplicá-la por 1.000 . Na tabela a seguir estão relacionadas as massas específicas de algumas substâncias.
Substância Água
1,0
1.000
Gelo
0,92
920
Álcool
0,79
790
Ferro
7,8
7.800
Chumbo
11,2
11.200
Mercúrio
13,6
13.600
Observação É comum encontrarmos o termo densidade (d) em lugar de massa específica ( m ). Usa-se "densidade" para representar a razão entre a massa e o volume de objetos sólidos (ocos ou maciços), e "massa específica"para líquidos e substâncias. Exemplo
São misturados volumes iguais de dois líquidos com massas específicas de 0,50 . Determine a massa específica da mistura. Resolução Página 48 de 71
e 0,90
APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES Sendo os volumes iguais, temos V 1 = V2 = V . Portanto, o volume da mistura é 2V. Por outro lado, podemos dizer que a massa da mistura é igual à soma das massas dos dois líquidos. Da relação , temos
:
Exercícios:
1. Determine a massa de um bloco de chumbo que tem arestas de 10 cm. 2. A caixa mostrada na figura é oca e suas paredes apresentam 2 cm de espessura.
Sabendo-se que ela possui 2,0 kg de massa, determine: a) densidade da caixa; b) a massa específica da substância usada na confecção da caixa. 3. Uma esfera oca, de 1.200 g de massa, possui raio externo de 10 cm e raio interno de 9,0 cm. Sabendo que o volume de uma esfera é dado por
, determine:
a) a densidade da esfera; b) a massa específica do material de que é feita a esfera. (Use
).
4. Misturam-se massas iguais de dois líquidos de massas específicas 0,40 Determine a massa específica da mistura.
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e 1,0
.
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Distribuição de pr essões: essões: a pressão em um ponto submerso qualquer, como 1 da Figura 01 é dada por:
p1 = p0 + µ g h 1
Onde: p0 pressão sobre a superfície. µ massa específica do fluido. g aceleração da gravidade. h1 altura até a superfície Observação: a fórmula dada vale apenas para líquidos uma vez que é suposto que a massa específica é constante, não varia com a altura. Para gases, pode variar de acordo com a pressão e temperatura. A formulação mais genérica seria: v dp = -g dh , dh , onde v é o volume específico (1/µ).
Medição Medição por Colun a de Liquido: Liquid o: consiste em equilibrar a coluna de líquido, cujo peso específico é conhecido, com a pressão aplicada. Para instrumentos com Coluna de Líquido, o princípio da medição consiste no fato de que ao se aplicar a lei D p= D h, a pressão "p" para ser medida deve ser comparada com a altura "h" da coluna de líquido.
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES Os Instrumentos que empregam tal princípio são denominados "Manômetros de Coluna” e a precisão da medição, com auxílio de tais instrumentos, podem chegar até 0,3%. Para se fazer medições com maior precisão é necessário que sejam considerados vários fatores, tais como: a - Temperatura: realizar cálculos de correção se a temperatura de medição diferir da temperatura de referência, pois a variação de temperatura provoca mudanças na densidade do líquido manométrico. b - Aceleração da gravidade deve ser considerada no local da medição com o seu valor de referência. c - Impurezas contidas no líquido manométrico também provocam mudanças na densidade, conseqüenteme conseqüentemente nte causando erros de leitura. d - A influência da Tensão Superficial e sua mudança causada por efeitos externos, assim como a compressibilidade do líquido manométrico m anométrico deve ser considerada. A tensão superficial dos líquidos é apresentada pela forma que apresentam nas paredes do recipiente. Em tubos de diâmetro pequeno a forma da superfície total do líquido será curvada, sendo que, para os líquidos que tiverem baixa tensão superficial, a superfície terá a forma convexa em relação ao ar. Com a finalidade de minimizar qualquer efeito de distorção no aumento da capilaridade em tubos de diâmetros pequenos estes devem possuir diâmetros constantes.
Medição por Ponte de Wheatstone ( STRAIN GAUGE): Quando uma carga/pressão é aplicada no corpo elástico, produzimos uma variação na resistência e assim obtemos na saída um sinal proporcional a carga aplicada. O sinal na saída será correspondente a alimentação por uma fonte estabilizada (Excitação)
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Como melhor especificar um transmissor de Pressão: Alguns parâmetros que devemos levar em consideração: Ø
Faixa de Pressão; (A Carga total Aplicada deverá ser 80%)
Ø
Precisão; Ø Dimensionamento; Ø Conexão ao Processo Ø Conexão Elétrica; Ø Temperatura do Processo; Ø Condições ambientais; Ø Tipo de material em contato.
As unid ades de pressão mais usadas na práti ca são:
a - Milímetros ou polegadas de mercúrio ( mmHg ou "Hg ) b - Milímetros ou polegadas de coluna d'água ( mmH2O ou "H2O ) c - Bar ou milibar ( bar ou mbar ) d - Libra (força) por polegada quadrada (PSI ) e- Pascal (Pa)
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Tabela de conv ersão de pressão:
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NÍVEL
“É a altura da coluna de um líquido ou sólido no interior de um tanque ou vaso e pode ser expressa em metro ou 0-100% do fundo do vaso.” CLASSIFICAÇÃO E TIPO DE MEDIDORES DE NÍVEL
A medida do nível de um reservatório contendo líquido ou sólido, é efetuada a fim de manter esta variável em um valor fixo ou entre dois valores determinados, ou ainda para determinar a quantidade (volume ou massa) do fluido em questão. Existem dois métodos de medição que são usados nos processos em geral. a) Método de Medição Direta É a medição que se faz tendo como referência a posição do plano superior da substância medida. b) Método da Medição Indireta É o tipo de medição que se faz para determinar o nível em função de uma segunda variável. A tabela 1, a seguir mostra alguns dos tipos para determinar medição de nível mais utilizado na instrumentação. MEDIÇÃO DIRETA - Réguas ou Gabaritos - Visores de Nível - Bóia ou Flutuador
MEDIÇÃO INDIRETA - Displace (empuxo) - Pressão diferencial (diafragma) - Borbulhador - Capacitância eletrostática - Ultra-sônico - Por pesagem - Por raio gama
Medidor de Nível Tipo Régua ou Gabarito: Consiste em uma régua graduada que tem o comprimento conveniente, para ser introduzido dentro do reservatório onde vai ser medido o nível (Fig. 01). A determinação do nível se efetuará através da leitura direta do comprimento marcado na régua, pelo líquido. São instrumentos simples e de baixo custo permitindo medidas instantâneas. A graduação da régua deve ser feita a uma temperatura de referência, podendo estar graduada em unidades de comprimento, volume ou Massa.
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES Fig. 01 - Régua ou Gabarito.
Medidor de Nível com fl utuador interno (bóia): Neste medidor de nível, dispositivo esférico é colocado a flutuar no tanque, e seu movimento vertical é convertido pela alavanca em movimento rotativo para um indicador externo. A rotação da alavanca produz uma indicação direta ou acima um contato magnético. O flutuador tipo esférico é normalmente usado quando grande resistência à pressão é desejada. O flutuador é desenhado de modo que a linha de centro da esfera coincida com o nível da superfície do líquido, proporcionando uma máxima sensibilidade na mudança de nível. O medidor de níveis com flutuador interno é usualmente utilizado em tanques abertos. Devese ter o cuidado para assegurar que não ocorra vazamentos quando estes são usados com pressão ou em tanque de vácuo.
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Transmissor de nível pneumático e eletrônico:
Medidor de Nível Tipo Deslocador (DISPLACER) Este medidor de nível é provido de um detector que utiliza o princípio de Arquimedes que diz: “Um corpo imerso em um líquido sofre a ação de uma força vertical dirigida de baixo para cima igual ao peso do volume do líquido deslocado.” A esta força exercida pelo fluido no corpo nele submerso é denominado de empuxo, será maior quanto maior for a densidade do líquido. ( Ex: Nadar no mar é mais fácil que nos rios – agua salgada possui maior densidade )
Deslocador (DISPLACER) O deslocador comumente utilizado como sensor de transmissores de nível tem a forma de um cilindro oco, fabricado de materiais como aço inox 304 ou 316, monel, hastelloy, tefflon sólido, etc. A escolha do material adequado é determinada principalmente pela temperatura e poder corrosivo do fluido. No interior do cilindro, se necessário, são depositados contrapesos granulados, a fim de ajustar o peso do deslocador. Uma vez que o empuxo aumenta com o percentual de imersão,
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Medidor de Nível Tipo Pressão Diferencial Estes instrumentos, quando utilizados em medição de nível, medem diferenciais de pressão que são provocados pela coluna líquida presente nos equipamentos cujo nível se deseja medir. Os instrumentos funcionando.
A - Par a tan que aber to: O lado de alta pressão do transmissor de pressão diferencial é ligado pela tomada da parte inferior do tanque e o lado de baixa pressão é aberto para a atmosfera.
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES B - Para Tanque Fechado: No tanque fechado se a pressão dentro do tanque é diferente da pressão atmosférica, os lados de alta e baixa pressão são conectados individualmente por tubos na parte baixa e alta do tanque respectivamente para obter pressão diferencial proporcional ao nível líquido.
Medidor de Nível tipo Borbulhador: Neste tipo de medição, um tubo é inserido no líquido em um vaso. Uma das pontas devidamente preparada é submersa no líquido cujo nível se deseja medir e através da ponta superior é fornecido ar ou gás inerte permanentemente. O princípio no qual se baseia este tipo de medição é que será necessário uma pressão de ar igual à coluna líquida existente no vaso, para que o ar vença este obstáculo e consiga escapar pela extremidade inferior do tubo. Na medição é necessário que se possa saber se a pressão exercida pela coluna de líquido está sendo vencida ou não, e isto se torna possível com o escape das bolhas de ar pela ponta imersa no tubo. Isto representa um pequeno valor adicional na pressão de ar, desprezível, desde que o borbulhamento não seja intenso. A medida se faz através de um instrumento receptor que pode ser um manômetro ou qualquer outro instrumento transmissor de pressão. A figura abaixo mostra um esquema deste tipo de medidor.
Quando o nível do líquido sobe ou desce a pressão interna do tubo aumenta ou diminui respectivamente acompanhando o nível; esta variação de pressão é sentida pelo instrumento Página 58 de 71
APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES receptor. Uma coluna de líquido maior requer, maior pressão de ar para que haja expulsão de bolhas de ar e para colunas menores, pressões menores de ar. Para termos um bom índice de precisão, é necessário que o fluxo de ar ou gás seja mantido constante em qualquer situação e para conseguirmos esta condição temos diversas maneiras, seja pela utilização de orifícios de restrição, válvulas-agulha, rotâmetros com reguladores de pressão diferencial, borbulhadores reguláveis, entre outros.
Medidor de Nível Tipo Capacitivo: Um capacitor consiste de dois condutores, denominados placas, separados por um material dielétrico. Este componente, muito utilizado em circuitos elétricos, tem como principal característica a propriedade de armazenar cargas elétricas. A grandeza que caracteriza um capacitor é a capacitância, expressa em Farad. Um capacitor de 1 Farad armazena 1 Coulomb de carga ao ser submetido a uma diferença de potencial de 1 Volt. Quando submetido a uma tensão alternada, o capacitor é “percorrido” por uma corrente diretamente proporcional a sua capacitância. A capacitância é função da área das placas, das distância entre elas e da constante dielétrica do meio entre as placas. Para capacitores cilíndricos (ver figura) que é o tipo mais aplicável à medição de nível,
Medidor de Nível Tipo Ultra-Som: O ultra-som é uma onda sonora (mecânica), cuja freqüência de oscilação é maior do que aquela sensível pelo ouvido humano, isto é, acima de 20 kHz. A geração ocorre quando uma força externa excita as moléculas de um meio elástico. Esta excitação é transferida de molécula a molécula do meio com uma velocidade que depende da elasticidade e inércia das moléculas. A propagação do ultra-som depende, desta forma, do meio, se sólido, líquido ou gases e sua componente longitudinal da onda propaga-se à velocidade característica do material, isto é, é função exclusivamente deste. A excitação destes transdutores pode ser realizada de três maneiras: Página 59 de 71
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a) Pulso: a excitação de pulso consiste em excitar o transdutor com pulsos que podem atingir uma tensão acima de 500V e com a duração de alguns nanosegundos. A frequência de repetição dos pulsos é da ordem de 300 a 1000 kHz. b) Onda Contínua: como o nome indica, na excitação por onda contínua o transdutor é excitado por uma onda senoidal (às vezes, onda quadrada) ininterruptamente. c) Trens de onda: pode ser produzido por um gerador de ondas senoidais que é ligado por um tempo e, em seguida, desligado, repetindo-se o processo periodicamente.
- radar - Ultrassônico.
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Medidor de Nível tipo Radioativo: Os sistemas radiamáticos são utilizados para medição de nível de líquidos, polpas ou sólidos granulados em aplicações onde nenhuma outra tecnologia disponível pode ser aplicada. Esses sistemas consistem de uma fonte de emissão de raio gama ( ä), um detector tipo câmara de ionização ou cintilação e uma unidade eletrônica conversora e transmissora de sinal. A fonte, normalmente de césio 137, é alojada em cápsula de aço inox e blindada por chumbo ou ferro fundido, deixando desbloqueada para emissão do raio gama um ângulo de 40º (medição contínua) ou 7º (medição pontual).
Medição de Nível por Pesagem: A medição de nível por pesagem consiste basicamente na instalação de células de cargas nas bases de sustentação do silo cujo nível se deseja medir. Célula de carga é um sensor constituído por fitas extensiométricas (STRAIN-GAUGES) fixados adequadamente em um bloco de aço especial com dimensões calculadas para apresentar uma deformação elástica e linear quando submetido a uma força. Essa deformação é detectada pelas fitas extensiométricas através da variação de sua resistência elétrica. As células de carga podem ser instaladas sob os pontos de apoio da estrutura do silo, de tal forma que o seu peso é nelas aplicado. Para estas aplicações é necessário que as células de carga sejam imunes a esforços laterais. Para isto seus encostos para a carga são constituídos de apoios especiais do tipo côncavo ou esférico. O número de células de carga varia em função da forma de silo, sendo que a solução que apresenta melhor precisão é apoiar o silo em três células dispostas defasadas de 120º em relação à projeção do seu centro de simetria. Sempre que possível o silo deve ser projetado com seção transversal circular de forma a garantir uma distribuição estável e equalizada do peso total entre as três células de carga. Em algumas instalações existem silos apoiados em uma ou duas células de carga sendo os outros apoios fixos; esta solução não é recomendada devido à imprecisão provocada pela distribuição desigual do peso entre os apoios.
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APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES Para silos pequenos podem ser usadas células de carga que são deformadas por tração, sendo neste caso o silo suspenso por uma única célula, eliminando-se o problema de distribuição de carga. Os sistemas de medição de nível através de pesagem exigem que o silo seja fisicamente isolado da estrutura do prédio, evitando, desta forma, que forças estranhas sejam aplicadas às células de carga, introduzindo erros na medição.
Escolha do tipo de Medidor de Nível: A escolha do tipo de medidor de nível não é uma tarefa tão simples quanto parece ser a princípio. Excluindo aplicações para líquidos como a água que não requer grandes cuidados na escolha, a especificação do sensor deve levar em consideração as características químicas e físicas, o estado da matéria, as interferências das variáveis temperatura e pressão e principalmente o local da instalação. Se a opção melhor for a medição por pressão diferencial deve-se recorrer as mesmas recomendações sugeridas para os medidores de pressão de líquidos. Se, o fluido for sólido granulado é importante verificar a geração de poeira, vapores e também o perfil de carga e descarga.
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VAZÃO INTRODUÇÃO: A medição de vazão de fluidos sempre esteve presente na era da modernidade. Não precisamos ir muito longe. O hidrômetro de uma residência, o marcador de uma bomba de combustível são exemplos comuns no dia-a-dia das pessoas. Em muitos processos industriais, ela é uma necessidade imperiosa, sem a qual dificilmente poderiam ser controlados ou operados de forma segura e eficiente. Na História, grandes nomes marcaram suas contribuições. Provavelmente a primeira foi dada por Leonardo da Vinci que, em 1502, observou que a quantidade de água por unidade de tempo que escoava em um rio era a mesma em qualquer parte, independente da largura, profundidade, inclinação e outros. Mas o desenvolvimento de dispositivos práticos só foi possível com o surgimento da era industrial e o trabalho de pesquisadores como Bernoulli, Pitot e outros.
Em outras palavras: “É a quantidade de fluido que passa através da seção de uma tubulação em uma unidade de tempo considerada.” Tipo de Medição Vazão: Existe uma variedade de tipos de medidores de vazão, simples e sofisticados, para as mais diversas aplicações. O tipo a usar sempre irá depender do fluido, do seu estado físico (líquido ou gás), das características de precisão e confiabilidade desejadas e outros fatores.
A vazão pode ser medida de três maneiras: -Em volume; -Em massa; -Em peso.
Medidores de pressão diferencial A medição por pressão diferencial é dada pela aplicação da equação de Bernoulli para medição da vazão do fluido através da diferença de pressões entre duas seções diferentes. Entretanto, isso só vale para o escoamento laminar de um fluido ideal. Fluidos reais exigem fatores de correção, que são aplicados nos dispositivos práticos. Nos próximos tópicos, alguns dos tipos mais usados:
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Placa de orifício É um dos meios mais usados para medição de fluxos. Dados de entidades da área de instrumentação mostram que, nos Estados Unidos, cerca de 50% dos medidores de vazão usados pelas indústrias são deste tipo. Certamente as razões para tal participação devem ser as vantagens que apresenta: simplicidade, custo relativamente baixo, ausência de partes móveis, pouca manutenção, aplicação para muitos tipos de fluido, instrumentação externa, etc. Desvantagens também existem: provoca considerável perda de carga no fluxo, a faixa de medição é restrita, desgaste da placa, etc. Um arranjo comum é dado na Fig 1. A placa (indicada em vermelho) provoca uma redução da seção do fluxo e é montada entre dois anéis que contêm furos para tomada de pressão em cada lado. O conjunto é fixado entre flanges, o que torna fácil sua instalação e manutenção. A medição da diferença de pressão p1-p2 pode ser feita por algo simples como um manômetro U e uma tabela ou uma fórmula pode ser usada para calcular a vazão. Ou pode ser coisa mais sofisticada como transdutores elétricos e o sinal processado por circuitos analógicos ou digitais para indicação dos valores de vazão. Considerando o escoamento horizontal, as parcelas de altura na equação de Bernoulli se anulam e, conforme item 7 da, p1 + c12 µ / 2 = p2 + c22 µ / 2. Ou c22 - c12 = (2/µ) (p1 - p2). Considerando o escoamento incompressível, as vazões são as mesmas em qualquer ponto. Assim, Q = Q1 = Q2 = c1 S1 = c2 S2. Ou c1 = c2S2 /S1. Onde Q é vazão e S área da seção. E substituindo na igualdade anterior, c22 - c22 (S2 /S1)2 = (2/µ)(p1 - p2). c22 = (Q/S2)2 = (2/µ) (p1 - p2) / (1 - (S2 /S1)2). Ou Q = [(2/µ) (p1 - p2)]1/2 S2 / [1 - (S2 /S1)2]1/2. Entretanto, esta fórmula só vale para fluidos ideais e escoamento laminar. Para fluidos reais e escoamento turbulento (o mais usual na prática), deve ser introduzido um coeficiente de escoamento C e. Assim, Q = Ce [(2/µ) (p1 - p2)]1/2 S2 / [1 - (S2 /S1)2]1/2. No escoamento real ocorre uma deformação das linhas de fluxo de forma aproximada com a da Figura 2. A tomada de pressão p1 corresponde aproximadamente ao diâmetro interno da tubulação (Di da Fig 1). A tomada de pressão p2 não corresponde ao diâmetro da placa (D da Fig 1). Portanto, a área efetiva S2 não pode ser considerada como igual à área do orifício da placa. Página 64 de 71
APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES Na igualdade anterior pode-se considerar Ce S2 / [1 - (S2 /S1)2]1/2 = Cf Sp. Onde Cf é o coeficiente de fluxo e Sp a área do furo da placa. Assim, Q = Cf Sp [2 (p1 - p2) / µ]1/2. O coeficiente Cf é determinado experimentalmente e valores são encontrados em tabelas. Notar que ele depende do fluido, dos diâmetros da tubulação e do orifício da placa. Instrumentos comerciais podem usar o coeficiente e indicar diretamente os valores de vazão.
Outros medido res de pressão diferencial A Figura 3 mostra outros arranjos de medidores de pressão diferencial. Em 1, o chamado tubo de Venturi , em homenagem ao seu inventor (G B Venturi, 1797). O arranjo 2 é chamado bocal . Pode ser considerado uma placa de orifício com entrada suavizada. Em 3 um cone é o elemento redutor de seção. No tipo joelho (4) a diferença de pressão se deve à diferença de velocidade entre as veias interna e externa. Há menor perda de carga no fluxo, mas o diferencial de pressão é também menor . Existem outros arranjos mas o princípio básico é o mesmo: uma diferença de pressão é convertida em vazão por meios de coeficientes ou fórmulas determinados empiricamente. Conforme já mencionado, todos eles introduzem alguma perda de carga no fluxo. Se isso não pode ser tolerado ou desejado, outros tipos devem ser considerados.
Tubo de Pitot As proporções da figura estão propositalmente exageradas. Na prática, os tubos de Pitot são finos e podem ser introduzidos em um pequeno orifício na tubulação. São bastante usados na medição da vazão de ar em sistemas de ventilação e outros. Portanto, um manômetro de coluna líquida indica a diferença entre as mesmas, isto é, a pressão cinética. E essa parcela na equação de Bernoulli será c
2 1
2
ou
E, uma vez determinada a velocidade, é possível calcular a vazão conforme já visto na seção anterior.
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Medidores de área variável (rotâmetro) Embora possa ser visto como um medidor de pressão diferencial, o rotâmetro é um caso à parte por sua construção especial. A Figura 4 dá um arranjo típico. Um tubo cônico vertical de material transparente (vidro ou plástico) contém um flutuador que pode se mover na vertical. Para evitar inclinação, o flutuador tem um furo central pelo qual passa uma haste fixa. A posição vertical y do flutuador é lida numa escala graduada (na figura, está afastada por uma questão de clareza. Em geral, é marcada no próprio vidro). Se não há fluxo, o flutuador está na posição inferior 0. Na existência de fluxo, o flutuador sobe até uma posição tal que a força para cima resultante da pressão do fluxo se torna igual ao peso do mesmo. Notar que, no equilíbrio, a pressão vertical que atua no flutuador é constante, pois o seu peso não varia. O que muda é a área da seção do fluxo, ou seja, quanto maior a vazão, maior a área necessária para resultar na mesma pressão. Desde que a vazão pode ser lida diretamente na escala, não há necessidade de instrumentos auxiliares como os manômetros dos tipos anteriores. A fórmula abaixo pode ser usada para relacionar a vazão com outros parâmetros: Q = C S2 {2 VF (µF - µ) g / µ SF [1 - (S2 /S1)2] }1/2 #III.1#. Onde: C coeficiente que depende da forma do flutuador. S2 área entre o tubo e o flutuador. VF volume do flutuador. µF massa específica do flutuador. µ massa específica do fluido. g aceleração da gravidade. SF área máxima do flutuador no plano horizontal. S1 área do tubo na posição do flutuador. Ela pode ser deduzida pela aplicação da equação de Bernoulli entre as extremidades do flutuador (A e B da figura ao lado): µ g HB + pB + cB2 µ / 2 = µ g HA + pA + cA2 µ / 2 pA - pB = µ g HB - µ g HA + cB2 µ / 2 - cA2 µ / 2 Mas HB - HA é a altura do flutuador HF pA - pB = µ g HF + (1/2) µ cB2 [1 - (cA /cB)2] #III.2#. Considerando o fluido incompressível, temos a vazão volumétrica em A igual à vazão volumétrica em B: Q = cA SA = Página 66 de 71
APOSTILA 2013 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL PROF. ROGÉRIO R. MAGALHÃES cB SB ou cB = Q / SB e cA /cB = SB /SA. Notar que a área em B é a área do anel entre o tubo e o flutuador. A diferença de pressão pA - pB deve ser igual ao "peso líquido" do flutuador (peso do mesmo - peso de igual volume de fluido) dividido pela área máxima do mesmo no plano horizontal. Portanto, pA - pB = (VF µF g - VF µ g) / SF = g VF (µF - µ) / SF. Fazendo as substituições em #III.2# temos: g VF (µF - µ) / SF = µ g HF + (1/2) µ cB2 [1 - (cA /cB)2] = µ g HF + (1/2) µ (Q/SB)2 [1 (SB /SA)2] Resolvendo para Q temos: Q = SB {2 g [VF (µF - µ)/SF - µ HF] / µ [1 - (SB /SA)2] }1/2 #III.3#. A fórmula anterior (#III.1#) despreza a contribuição da altura do flutuador (µ HF) e considera o coeficiente empírico C para o escoamento real (considerar as equivalências S1 = SA e S2 = SB).
Medidores de deslocamento positivo Os medidores de deslocamento positivo operam de forma contrária a bombas de mesmo nome: enquanto nessas um movimento rotativo ou oscilante produz um fluxo, neles o fluxo produz um movimento. A Figura 5 dá exemplo de um tipo de lóbulos elípticos que são girados pelo fluxo. Existem vários outros tipos aqui não desenhados: disco oscilante, rotor com palhetas, pistão rotativo, engrenagem, etc. O movimento rotativo ou oscilante pode acionar um mecanismo simples de engrenagens e ponteiros ou dispositivos eletrônicos nos mais sofisticados. Em geral, não se destinam a medir a vazão instantânea, mas sim o volume acumulado durante um determinado período. São mais adequados para fluidos viscosos como óleos (exemplo: na alimentação de caldeiras para controlar o consumo de óleo combustível). Algumas vantagens são: - adequados para fluidos viscosos, ao contrário da maioria. - baixo a médio custo de aquisição. Algumas desvantagens: - não apropriados para pequenas vazões. - alta perda de carga devido à transformação do fluxo em movimento. - custo de manutenção relativamente alto. - não toleram partículas em suspensão e bolhas de gás afetam muito a precisão. Página 67 de 71
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Medidores tipo turbina A Figura 6 dá um exemplo. O fluxo movimenta uma turbina cuja pás são de material magnético. Um sensor capta os pulsos, cuja freqüência é proporcional à velocidade e, portanto, à vazão do fluido. Os pulsos podem ser contados e totalizados por um circuito e o resultado dado diretamente em unidades de vazão. Desde que não há relação quadrática como nos de pressão diferencial, a faixa de operação é mais ampla. A precisão é boa. Em geral, o tipo é apropriado para líquidos de baixa viscosidade. Existem outras construções como, por exemplo, os hidrômetros que as companhias de água instalam nos seus consumidores: a turbina aciona um mecanismo tipo relógio e ponteiros ou dígitos indicam o valor acumulado.
Medidores eletromagnéticos Os medidores eletromagnéticos têm a vantagem da virtual ausência de perda de pressão, mas só podem ser usados com líquidos condutores de eletricidade. O princípio se baseia na lei de Faraday, isto é, uma corrente elétrica é induzida num condutor se ele se move em um campo magnético ou vice-versa. Na Fig 7, um tubo de material não magnético contém duas bobinas que geram um campo magnético B no seu interior. Dois eletrodos são colocados em lados opostos do tubo e em direção perpendicular ao campo. O fluido faz o papel do condutor e a tensão V gerada tem relação com a velocidade do fluxo e, portanto, com a sua vazão.
Medidores de efeito Doppler Esses medidores estão na categoria dos ultra-sônicos pois usam ondas nesta faixa de freqüências. Só devem ser usados com fluidos que tenham partículas em suspensão. Um elemento transmissor emite ultra-som de freqüência conhecida. As partículas em suspensão no fluido refletem parte das ondas emitidas. Desde que estão em movimento, o efeito Doppler faz com que as ondas sejam captadas pelo elemento receptor em freqüência diferente da transmitida e a diferença será tanto maior quanto maior a velocidade, ou seja, há relação com a vazão do fluxo.
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Medidor de Coriolis No arranjo da Figura 9, o fluido passa por um tubo em forma de U dotado de uma certa flexibilidade. Um dispositivo magnético na extremidade e não mostrado na figura faz o tubo vibrar com pequena amplitude na sua freqüência natural e na direção indicada. O nome é dado devido ao efeito da aceleração de Coriolis . Na época da elaboração desta página, este fenômeno ainda não estava inserido neste website e, por isso, não cabem mais detalhes. Mas o resultado é indicado na figura. A aceleração de Coriolis provoca esforços em sentidos contrários nas laterais do U, devido à oposição dos sentidos do fluxo. E, visto de frente, o tubo é deformado e isso pode ser captado por sensores magnéticos. A grande vantagem deste tipo é ser um medidor de fluxo de massa e não de volume. Assim, não há necessidade de compensações para mudanças de condições de temperatura e pressão. Pode ser usado com uma ampla variedade de fluidos. Desde tintas, adesivos até líquidos criogênicos.
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TELEMETRIA Definição: “É a técnica de transportar medições obtidas no processo, através de um instrumento medidor, a pontos distantes onde nos interessa uma medição ou registro dessa medição.”
Os sistemas conforme os tipos de energia podem ser: •Transmissão pneumática (3-15PSI) •Transmissão eletrônica (0-20mA, 4-20mA, 1-5Vcc, 0-10Vcc, +/- 10Vcc) •Transmissão digital (RS-232, RS-422, RS-485, protocolo modbus, protocolo HART, “FoundationTM Fieldbus”, TCP-IP. •Transmissão hidráulica
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