Manómetros – Noções básicas, tipos e função dos manómetros de pressão

Estrutura

Os manómetros de pressão são utilizados numa variedade de aplicações, incluindo medição da pressão nos pneus do carro, monitorização das condições de pressão atmosférica em estações meteorológicas e medição da pressão nos tubos de gás e água. Dependendo da área de aplicação e do design, os manómetros podem medir a pressão relativa contra a respetiva pressão estática (por exemplo, pressão atmosférica do ar) ou a pressão absoluta contra o vácuo (por exemplo, barómetro).

Como funcionam os manómetros

No que diz respeito aos elementos que transmitem a pressão para o mecanismo de visualização num sistema, a aplicação industrial distingue essencialmente entre manómetros de mola tubular, manómetros de diafragma e manómetros de cápsula. Uma escala analógica com uma agulha ou um visor digital, na qual a pressão fisicamente medida é convertida num sinal elétrico usando sensores de pressão e mostrado no visor, serve como dispositivo de visualização.

Os manómetros foram concebidos para um intervalo de pressão específico que deve ser tido em conta para a seleção.

Manómetro de pressão do tubo Bourdon

Um manómetro de mola tubular é um manómetro que funciona de acordo com o princípio da deformação elástica. Na caixa de distribuição existe uma mola tubular (também chamada mola de Bourdon), que forma a ligação entre a substância a ser medida e a escala de visualização. A mola do tubo dentro do manómetro está cheia com o material de medição (por exemplo, água).

Se a pressão na mola do tubo enrolado aumentar, ela deforma-se elástica e tenta desenrolar. O motivo para isto são os efeitos físicos relacionados com o design em espiral ou circular. Este movimento é transferido mecanicamente da ponta da mola do tubo para a agulha através de uma haste puxadora, indicando assim a pressão aplicada na escala. Os manómetros de mola tubular são versáteis e adequados para uma vasta gama de aplicações.

No entanto, uma vez que os líquidos ou gases a medir penetram directamente no manómetro, não são geralmente adequados para medir a pressão de meios agressivos. Nestes casos, devem ser utilizados detetores de pressão feitos de materiais especiais para conseguir uma separação entre o manómetro e o material de medição ou para mudar para manómetros de diafragma revestidos.

Manómetros de diafragma

Os manómetros de diafragma transmitem a pressão num sistema para o dispositivo de visualização utilizando um diafragma. Adjacente ao dispositivo de visualização existe um diafragma, que é normalmente fixado entre duas flanges e ligado à agulha através de uma biela e separa fisicamente o interior do manómetro da substância a medir.

Se uma força atua no diafragma a partir do exterior, deforma-se ao longo da força de ação e traduz o movimento através da biela num valor que pode ser lido na escala. Uma vez que o diafragma é suportado pela flange no lado do manómetro à carga máxima, esta forma do manómetro é comparativamente resistente à sobrecarga.

Os manómetros de diafragma podem apresentar resultados precisos mesmo com pressões muito baixas de alguns milibares e também podem ser utilizados para medições de pressão em sistemas com meios agressivos com revestimento adequado do diafragma (por exemplo, com PTFE ou ouro).

Manómetros de cápsulas

Os manómetros da cápsula foram concebidos para se assemelharem à estrutura dos manómetros do diafragma, mas têm dois diafragmas ligados um ao outro nas extremidades no interior.

É fornecida uma abertura no diafragma no lado do material de medição, através da qual o material de medição (normalmente gases secos) pode fluir diretamente para o elemento da cápsula. Aí, a sobrepressão exercida ou a pressão de vácuo sob condições de pressão negativa fará com que a cápsula se deforme, o que resulta em expansão ou contração. A deformação é transferida para o sistema de visualização através de uma ligação mecânica. Os manómetros de cápsula são adequados para medições de pressão precisas no intervalo mbar devido à sua elevada precisão de medição.

Propriedades dos manómetros

A lista seguinte fornece uma visão geral das propriedades mais importantes dos manómetros.

Princípio operacional e construção

Os manómetros registam a pressão num sistema utilizando diferentes princípios funcionais. Além dos princípios descritos acima, que são mais generalizados, existem muitas outras formas especiais de manómetros concebidos para aplicações especiais. Por exemplo, barómetros com uma cápsula fechada como uma forma especial de barómetros de mola de cápsula, escalas de pressão ou manómetros líquidos.

Intervalo de visualização

O intervalo do visor indica em que intervalo de pressão o manómetro é adequado para a medição. A pressão é preferencialmente especificada em barra.

Classe de precisão

A classe de precisão de um manómetro indica o tamanho do desvio do valor apresentado no manómetro em relação ao valor aplicado real.

De acordo com a norma EN 837-1, as classes de precisão estão entre 0,1 e 4,0 a uma temperatura de referência de 20 °C. As classes de precisão são indicadas como uma percentagem do intervalo de visualização. Com uma classe de precisão de 1,0 e um intervalo de visualização de 100 bar, o limite de erro de um manómetro seria, portanto, ± 1 bar.

Proteção contra sobrecarga

A proteção contra sobrecarga refere-se à capacidade de um manómetro suportar pressões fora do intervalo do visor. Se a pressão aumentar ainda mais e também exceder este intervalo de segurança, a deformação elástica dos elementos de absorção de pressão transforma-se numa deformação plástica. O sistema de medição está permanentemente deformado.

Tamanho nominal

O tamanho do ecrã do manómetro é fornecido como o tamanho nominal em milímetros.

Graduação em escala

A graduação da escala fornece informações sobre a precisão da leitura do dispositivo de visualização e indica os intervalos da escala de visualização.

Propriedades de instalação

Além das propriedades básicas dos manómetros mencionadas acima, devem ser consideradas outras propriedades específicas da instalação, tais como o tamanho da rosca e a posição do parafuso de fixação, ao selecionar o manómetro correto para a aplicação planeada. Os manómetros também podem ser preenchidos com um líquido (por exemplo, glicerina) para amortecer vibrações fortes ou pressões flutuantes rápidas.

Como funcionam os manómetros de pressão diferencial

A medição da pressão diferencial é de grande importância para uso industrial e é utilizada, por exemplo, para medir o nível de enchimento de tanques cheios de líquido ou para medir velocidades de fluxo e taxas de fluxo associadas.

A medição da pressão diferencial é de grande importância para uso industrial e é utilizada, por exemplo, para medir o nível de enchimento de tanques cheios de líquido ou para medir velocidades de fluxo e taxas de fluxo associadas.

A diferença de pressão é avaliada com base na extensão e direção da deformação desta membrana e transferida para o sistema de visualização. Podem ser utilizados vários sensores de medição para medir velocidades de fluxo, tais como sondas de pressão dinâmicas ou venturiímetros/bocal, dependendo da secção transversal da tubagem e das condições de funcionamento.

Sensores de pressão e sensores de fluxo

Os sensores de pressão e os sensores de fluxo são formas especiais de manómetros.

Os sensores de pressão são utilizados, por exemplo, para medir o nível de enchimento de tanques ou contentores. Também são utilizados em sistemas hidráulicos para controlar a pressão do óleo no sistema. Existem vários tipos de sensores de pressão, tais como sensores piezoresistivos ou sensores capacitivos.

Os sensores de fluxo, por outro lado, são usados para medir a quantidade de líquido ou gás através de um sistema de tubulação. Isto é importante para a dosagem precisa de meios na indústria química ou farmacêutica, bem como sistemas de aquecimento para verificar o consumo de energia.

Selecionar o manómetro de pressão adequado

Ao selecionar manómetros de pressão, é importante considerar as especificações dos componentes e materiais.

Isto pode basear-se nas especificações DIN que são generalizadas na Europa ou nas especificações JIS que têm origem no Japão. No entanto, é importante notar que nem todos os componentes e materiais são compatíveis entre JIS e DIN.

Por conseguinte, recomenda-se que concorde com as especificações de uma região ao selecionar componentes de precisão combinados.