UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO CARLOSCENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLOGIA Departamento de Engenharia de Eltrica

TRABALHO 4: Medio de Presso

Helder Eiki OshiroRA: 383821

SO CARLOS2015

RESUMO

Este trabalho tem como objetivo apresentar unidades, mtodos, instrumentos e outros conceitos em medio de presso. So abordados tpicos pertinentes disciplina de Instrumentao e fundamentos de Medidas.

Palavras-chave: presso, fora, caldeira, instrumento

Sumrio1Introduo42Presso52.1Instrumentos de Medio62.1.1Manmetro62.1.2Diafragmas62.1.3Manmetro de Bourdon72.2Transmissores de presso82.2.1Transmissores Pneumticos de Presso82.2.2Transmissores Eletrnicos de Presso83Caldeiras94Fornecedores e Instrumentos115Concluso126Referncias Bibliogrficas13

IntroduoA presso do vapor foi usada para girar as primeiras turbinas a vapor e, mais tarde, foi amplamente utilizada em transportes como navio e locomotiva a vapor.Em instrumentao, a presso uma importante varivel de controle.Falhas no monitoramento da presso em caldeiras podem levar a acidentes graves, como j vistos em alguns jornais.

PressoSegundo engel (2007), presso definida como fora normal exercida por um fludo por unidade de rea, tendo sua unidade em newtons por metro quadrado (N/m), tambm denominada pascal (Pa).As principais unidades de presso utilizadas so bar, atmosfera padro e quilograma fora por centmetro quadrado.

1 bar = 105Pa = 100kPa1 atm = 101,325 Pa = 1,01325 bar1kgf/cm = 9,807 N/cm = 9,807 x 104 Pa = 0,9807 bar = 0,9679 atm

Segundo Bega (2011), a unidade de presso utilizada no sistema mtrico industrial o kgf/cm, e no sistema ingls industrial se utiliza o psig (lbf/in)A presso real, medida em relao ao vcuo, chamada de presso absoluta. Porm, a maioria dos instrumentos de medio de presso so calibrados para ler o zero na atmosfera, indicando ento a diferena entre a presso absoluta e a presso atmosfrica local. Essa diferena chamada de presso manomtrica. Quando a presso medida inferior a presso atmosfrica, chamada presso de vcuo, e tambm medida pela diferena entre presso atmosfrica e absoluta. Estes conceitos podem ser visualizados na Figura 1.

Figura 1 Presso absoluta, manomtrica e de vcuo.

Fonte: (ENGEL, 2007)

A presso gerada pela atuao de um equipamento ou pela altura da coluna de um lquido chamada presso esttica. A presso dinmica a presso devido velocidade de um fludo em movimento em um duto. Ela aumenta a presso esttica de um valor proporcional ao quadrado da velocidade do fludo.A soma das presses esttica e dinmica resultam na presso total.

Instrumentos de Medio Os dispositivos mecnicos de medio de presso podem ser de medio direta, na qual a presso medida comparada com a presso exercida por um lquido (gua, lcool ou mercrio) ou podem ser elementos mecnicos elsticos, que realizam a medio pela observao da deformao de um elemento slido.ManmetroO manmetro um instrumento de medio direta de presso. Por meio de uma escala graduada, a leitura feita observando-se a diferena de nvel entre os dois lados do manmetro. Um manmetro de tubo em U mostrado na figura abaixo.

Figura 2 Manmetro de tubo em U (a) sem diferena de presso e (b) com alta presso do lado esquerdo do tubo

Fonte: (DUNN, 2005)

DiafragmasO diafragma consiste em uma fina camada que, quando aplicada presso, se deforma inflando-se levemente, empurrando uma mola e um ponteiro que indicar na escala a presso medida. A figura a seguir mostra um medidor de presso utilizando diafragma metlico simples.Figura 3 Medidor de presso utilizando diafragma metlico simples

Fonte: Bega, 2011

Manmetro de BourdonO manmetro de Bourdon consiste em um tubo de seo elptica, disposto em forma de arco de circunferncia, com uma extremidade aberta e outra fechada.A extremidade aberta conectada ao ponto cuja presso ser medida. Com a presso no interior do tubo, ocorre a deformao na extremidade fechada, provocando um movimento no ponteiro que indica a presso na escala. Um manmetro deste tipo mostrado na Figura 4.Figura 4 Manmetro de Bourdon tipo C

Fonte: Dunn, 2005

Transmissores de pressoOs transmissores de presso se baseiam em converter o movimento/deformao causado pela presso para um sinal eltrico ou pneumtico.Transmissores Pneumticos de PressoNos transmissores pneumticos de presso, o sistema bico-palheta converte o movimento/deformao do elemento mecnico elstico em um sinal pneumtico. Um transdutor tipo bico-palheta mostrado na Figura 5.Figura 5 Transdutor tipo bico-palheta

Fonte: Bega, 2011O ar de alimentao com presso Os passa pela restrio R e enche o reservatrio V, escapando para a atmosfera pelo bocal Rv. A quantidade de ar que sai pelo bocal depende da posio do obturador, e devido a isso, o volume V e o bocal ficam a uma presso P intermediria entre Os e a presso atmosfrica.Transmissores Eletrnicos de PressoOs transmissores eltricos convertem uma deformao/movimentao mecnica causada em um elemento primrio devido presso para um sinal eltrico padronizado (4 a 20mA).Usualmente em aplicaes industriais, so utilizados os transmissores de tipo equilbrio de foras, extensomtricos e capacitivos.

CaldeirasPor se tratar de um sistema que trabalha com queimas e vapores, monitorar a presso nos equipamentos e tubulaes de uma caldeira imprescindvel tanto do ponto de vista econmico quanto de segurana.A falta do monitoramento da presso gera riscos de exploso.Nas Figura 6 e Figura 7 so mostrados medidores de presso instaladas em um coletor e no tubulo de uma caldeira. Tambm h o monitoramento de presso na cmara de combusto.Figura 6 Medidor de presso em coletor de vapor

Fonte: Coelho[footnoteRef:1] [1: Disponvel em . Acesso em 1 mar - 2015]

Figura 7 Manmetro de Bourdon no tubulo superior da caldeira

Fonte: Coelho

Fornecedores e InstrumentosObservando a caldeira AMD-40-GI-PSE entregue pelo fabricante CALDEMAS[footnoteRef:2] usina de Uberaba, a presso de trabalho do vapor varia entre 23 67 kgf/cm, com temperaturas de 320 490C. Dependendo da localizao do instrumento, este dever tambm suportar tal ambiente de operao. [2: Dados disponveis em < http://caldema.com.br/Caldeiras_modelo_AMD_1024.html>. Acesso em 01 mar 2015]

O fabricante Yokogawa, em sua nota de aplicao Boiler and Feedwater Pump Efficiency Optimization[footnoteRef:3], recomenda o uso dos produtos DPharps EJA110E e EJX110A V (vide Figura 8), capazes de medir presso diferencial de at 2000psi. Ainda afirma que, ajustando a faixa de medio para 0 a 300 psi torna-se possvel medir tanto a presso da caldeira quanto a presso de descarga da bomba de alimentao de gua. [3: Disponvel em < http://cdn2.us.yokogawa.com/PAG-506_-_Boiler_and_Feedwater_Pump_Efficiency_Optimization.pdf>. Acesso em 01 mar 2015]

Figura 8 DPharp's EJA110E e EJX110A

Fonte: (YOKOGAWA, Boiler and Feedwater Pump Efficiency Optimization )

ConclusoInstrumentos de medio e transmisso de presso requerem ateno e cuidado redobrado no seu dimensionamento.Alm de terem papel importante na segurana do funcionamento de caldeiras, devem ser capazes de realizar corretamente as leituras de alto valores de presso e tambm estar exposto a altas temperaturas.

Referncias Bibliogrficas

BEGA, E. A. et al. Instrumentao Industrial, 3a edio.Editora Intercincia, So Paulo, 2011.

ENGEL, Yanus A. Termodinmica. 5 Edio. McGraw-Hill, 2007

COELHO, Marcelo S. Tcnicas de Medio de Presso. Rio de Janeiro: Universidade Federal do Rio de Janeiro. 56 slides. Disponvel em . Acessado em 01-mar-2015.

DUNN, William Charles.Fundamentals of industrial instrumentation and process control. McGraw-Hill, 2005.

YOKOGAWA. Boiler and Feedwater Pump Efficiency Optimization. Disponvel em < http://cdn2.us.yokogawa.com/PAG-506_-_Boiler_and_Feedwater_Pump_Efficiency_Optimization.pdf>. Acesso em 01 mar 2015.