PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Curso de Engenharia Mecânica (Ênfase Mecatrônica)
Instituto Politécnico – IPUC MG
Rômulo Castro Silva
PRÁTICA 01 : MANOMETRIA
(Leandro Pires Gonçalves)
Belo Horizonte
2022
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Guias e Dicas
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Encontrar documentos
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Encontra documentos específicos para os exames da tua universidade
Encontra documentos específicos para os exames da tua universidade
Videoaulas
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Quiz
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prática 1 - Manometria, Exercícios de Mecânica dos fluidos
Relatório acadêmico apresentado à disciplina de Laboratório de Fluidomecânicos referente ao curso de Engenharia Mecânica da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, como ativididade de avaliação.
Tipologia: Exercícios
2022
1 / 18
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Documentos relacionados
Pré-visualização parcial do texto
Baixe Prática 1 - Manometria e outras Exercícios em PDF para Mecânica dos fluidos, somente na Docsity!
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Curso de Engenharia Mecânica (Ênfase Mecatrônica)
Instituto Politécnico – IPUC MG
Rômulo Castro Silva
PRÁTICA 01 : MANOMETRIA
(Leandro Pires Gonçalves)
Belo Horizonte
Rômulo Castro Silva
PRÁTICA 0 1 : MANOMETRIA
Relatório acadêmico apresentado à disciplina
de Laboratório de Fluidomecânicos referente
ao curso de Engenharia Mecânica da
Pontifícia Universidade Católica de Minas
Gerais, como ativididade de avaliação.
Orientador: Leandro Pires Gonçalves
Belo Horizonte
MANOMETROS DE MEMBRANA FLEXÍVEL (BOURDON)
Outro tipo de manômetro recorre à deformação de uma membrana flexível.
Estas membranas, por terem deformação proporcional à pressão a que estão sujeitas,
são utilizadas com vários outros métodos no sentido de transformar a deformação
numa grandeza que possa ser processada. Utilizam-se extensómetros (resistências
variáveis com a deformação chamadas de strain gage ou células de carga) para
possibilitar a conversão para grandezas eléctricas.
Contudo, um dos métodos mais utilizados corresponde a ligar electricamente a
membrana de tal forma que seja uma armadura móvel de dois condensadores, assim
a deformação a que a membrana se sujeita gera uma variação da capacidade,
recorrendo a alguma electrônica consegue-se obter uma tensão eléctrica
directamente proporcional à pressão aplicada à membrana.
Na indústria se empregam quase exclusivamente os manômetros metálicos ou
aneroides, que são barômetros aneroides modificados de tal forma que dentro da
caixa atua a pressão desconhecida que se deseja medir e fora atua a pressão
atmosférica. O mais comum é o manômetro de Bourdon, consistindo em um tubo
metálico, laminado, hermético, fechado em uma extremidade e enrolado em espiral.
A extremidade aberta se comunica com o depósito que contém o fluido cuja
pressão se deseja medir; então, ao aumentar a pressão no interior do tubo, este tende
a desenrolar-se, e põe em movimento uma agulha indicadora frente a uma escala
calibrada em unidades de pressão. Estes manômetros são para aplicações de 0,6 até
7.000 bar.
2 OBJETIVO
A prática realizada tem como objetivo analisar e aferir manômetros por dois
processos distintos. O primeiro deles, usando um manômetro de peso morto para
calibrar o manômetro de Bourdon e no segundo processo usando um manômetro
padrão do tipo Bourdon, buscando calibrar outro do mesmo tipo juntamente com um
transdutor elétrico.
2.1 DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
Pressão é a força exercida por um fluído em todas as direções. Matematicamente
pode ser expressa como a força por unidade área. Assim:
Segundo o Sistema Internacional, a unidade de medida para pressão é N/m²
igualmente conhecida como Pascal(Pa). A pressão pode ser subdividida:
_- Pressão Atmosférica: pressão exercida pelo ar atmosférico;
- Pressão Manométrica ou Relativa: consiste na diferença entre uma pressão_
desconhecida e a atmosférica;
- Pressão Absoluta:é a medida a partir do vácuo absoluto ( pressão zero);
Esta grandeza física pode ser medida através de alguns instrumentos, entre
eles, o manômetro, o barômetro, o piezômetro e o vacuômetro.Os manômetros são
instrumentos utilizados para medir a pressão de fluidos contidos em recipientes
fechados. Por serem simples, práticos e de baixo custo eles são muito utilizados na
indústrias por isso a atenção a sua manutenção é extremamente importante. Assi,
mantendo o manômetro devidamente calibrado é possível obter medições precisas
dos fluídos e uma maior segurança nos laboratórios e indústrias.
(b) e a incerteza da medição (IM), que exprime a faixa de dúvida ainda presente no
resultado, provocada pelos erros presentes no SM e/ou variações do mensurando, e
deve sempre ser acompanhado da unidade do mensurando.
RM = (RB ± IM) [unidade]
Tipos de Erros
Para melhor entendimento, o erro de medição pode ser considerado como composto
de três parcelas aditivas:
E = Es + Ea + Eg
Sendo E = erro de medição
Es = erro sistemático
Ea = erro aleatório
Eg = erro grosseiro
O erro sistemático (Es ) é a parcela de erro sempre presente nas medições realizadas
em idênticas condições de operação. É a diferença entre a média de um número
infinito de medições do mesmo mensurando e o valor verdadeiro do mensurando
quando são obedecidas as condições de repetitividade. Um dispositivo mostrador com
seu ponteiro "torto" é umexemplo de erro sistemático, que sempre se repetirá
enquanto o ponteiro estiver torto.
O erro aleatório é a diferença entre o resultado de uma medição e a média de um
número infinito de medições do mesmo mensurando sob condições de repetitividade.
Quando uma medição é repetida diversas vezes, nas mesmas condições, observam-
se variações nos valores obtidos. Em relação ao valor médio, nota-se que estas
variações ocorrem de forma imprevisível, tanto para valores acima do valor médio,
quanto para abaixo.
O erro grosseiro (Eg ) é, geralmente, decorrente de mau uso ou mau funcionamento
do SM. Pode, por exemplo, ocorrer em função de leitura errônea, operação indevida
ou dano do SM.
Seu valor é totalmente imprevisível, porém geralmente sua existência é facilmente
detectável. Sua aparição pode ser resumida a casos muito esporádicos, desde que o
trabalho de medição seja feito com consciência. Seu valor será considerado nulo
neste texto.
Fontes de Erros
Toda medição está afetada por erros. Estes erros são provocados pela ação isolada
ou combinada de vários fatores que influenciam o processo de medição, envolvendo
o sistema de medição, o procedimento de medição, a ação de grandezas de influência
e o operador.
- Condições externas
- Vibrações
- Manuseio do operador
- Folgas
- Atrito
Incerteza de medição:
“ Incerteza é o parâmetro associado ao resultado de uma medição, que caracteriza a
dispersão dos valores que podem ser fundamentalmente atribuidos a um
mensurando”. Todas as variavéis que podem influenciar um resultado de medicão, ou
calibração sao chamadas de “grandezas de influências , sejam elas por exemplo:
- Variação da temperatura,
- Umidade,
- incerteza herdada de padrões
A incerteza é normalmente expressa em termos principais como Incerteza do tipo A,
incerteza do tipo B, Incerteza combinada
Incerteza do Tipo A
Este tipo de incerteza e originado pelo proprio sistema de medição e e dada pela
variação dos valores de uma mesma medição que e replicada n vezes. Esta avaliação
é feita através de processo estatístico, onde, o desvio padrão das Incerteza de
medição amostras e dividido pela raiz quadrada das n medições efetuadas. Esta
relação é dada por:
Histerese (H)
Histerese de um SM é um erro de medição que ocorre quando há diferença entre
a indicação para um dado valor do mensurando quando este foi atingido por valores
crescentes e a indicação quando o mensurando é atingido por valores decrescentes.
A histerese é um fenômeno bastante típico nos instrumentos mecânicos, tendo como
fonte de erro, principalmente, folgas e deformações associadas ao atrito.
2.2 DESENVOLVIMENTO EXPERIMENTAL
Materiais Utilizados
1º Procedimento
Bomba centrífuga; Manômetro de peso morto
Manômetro de Bourdon a ser aferido;
Válvulas de bloqueio do fluxo;
Conjunto cilindro, pistão e pesos de 0,5 kg.
2º Procedimento
- Bomba de pistão manual; Bomba de calibração
- Reservatório de óleo;
- Manômetro de Bourdon padrão;
- Manômetro de Bourdon a ser aferido;
- Transdutor elétrico de pressão;
- Painel digital.
3 DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO
No início da primeira parte da prática, a bomba injetora de água do sistema foi
acionada e foi injetada água no manômetro tipo Bourdon a ser aferido e no manômetro
de peso morto, de forma a expelir o ar de dentro do sistema para não ocorrer nenhuma
interferência na medição.
O primeiro procedimento da prática consistiu em utilizar o manômetro tipo peso
morto para aferir um manômetro do tipo Bourdon. O manômetro tipo peso morto opera
sob o princípio de se suportar um peso ou força conhecidos por meio de uma pressão
agindo sobre uma área conhecida. Depois de conectar os manômetros, foram
adicionados pesos de 0,5 em 0,5 kg até chegar à uma força de 2,0 kgf, lembrando que
a medição começou a partir de 0kgf, onde o peso único era o próprio peso do pistão.
Os dados obtidos para a pressão no manômetro a ser aferido foram anotados
em cada instante, sendo registradas cinco medições. Em seguida, o mesmo
procedimento foi repetido, porém retirando os pesos.
O sistema utilizado no segundo procedimento da prática consistiu em dois
manômetros de Bourdon, sendo um padrão e outro a ser aferido juntamente com um
transdutor elétrico conectado a um painel eletrônico que permite a leitura das
respectivas pressões.
O volante do sistema era girado e então regulado as pressões. Verificou-se
então um aumento de pressão, iniciando comum valor inicial de 0 kgf/cm
2
até 4,
kgf/cm
2
3.2 Gráficos Obtidos
Pressão Verdadeira x Erro no Manômetro de Peso Morto
CRESCENTE:
DECRESCENTE:
y = 1,0788x + 0,
R² = 0,
0
0,
1
1,
2
2,
3
0 0,5 1 1,5 2 2,
PRESSÃO VERDADEIRA
LEITURA NO MANÔMETRO
PESO MORTO
CRESCENTE Linear (CRESCENTE)
y = 1,1609x - 0,
R² = 0,
0
0,
1
1,
2
2,
3
0 0,5 1 1,5 2 2,
PRESSÃO VERDADEIRA
LEITURA NO MANÔMETRO
PESO MORTO
DECRESCENTE Linear (DECRESCENTE)
AMBOS COMPARADOS
Pressão Verdadeira x Erro no Manômetro de Bourdon
CRESCENTE
0
0,
1
1,
2
2,
3
0 0,5 1 1,5 2 2,
PRESSÃO VERDADEIRA
LEITURA NO MANÔMETRO
PESO MORTO
CRESCENTE DECRESCENTE
y = 1,1792x + 0,
R² = 0,
0
0,
1
1,
2
2,
3
3,
4
4,
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,
PRESSÃO VERDADEIRA
LEITURA NO MANÔMETRO
MANÔMETRO
CRESCENTE
Linear (CRESCENTE)
Valor Verdadeiro x Valor Lido (Média) no Transdutor
CRESCENTE:
DECRESCENTE:
y = 0,9984x + 0,
R² = 0,
0
0,
1
1,
2
2,
3
3,
4
4,
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
PRESSÃO VERDADEIRA
LEITURA NO TRANSDUTOR
CRESCENTE
CRESCENTE
Linear (CRESCENTE)
y = 0,9621x + 0,
R² = 0,
0
0,
1
1,
2
2,
3
3,
4
4,
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
PRESSÃO VERDADEIRA
LEITURA NO TRANSDUTOR
DECRESCENTE
DECRESCENTE
Linear (DECRESCENTE)
AMBOS
4. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Através dos gráficos de curva de calibração, podemos comparar os valores
apresentados para ambos os manômetros. Assim, para o primeiro processo,
manômetro de peso morto, é possível observar pouca variação entre as pressões lidas
e as pressões verdadeiras, apresentando então menor erro dentre os três
instrumentos, mostrando ser mais fiél aos valores de pressão nominal, por mais que
usamos uma resolução baixa e metade das medições.
Já os valores obtidos no terceiro processo, transdutor elétrico, observa-se
maior variação em relação as pressões verdadeiras, portanto maior erro obtido
quando comparado ao primeiro processo e segundo processo (manometro de
Bourdon). Esta análise pode ser observado também alguns pontos em que os valores
foram discrepantes, onde o manometro de bourdon apresentou resultados médios
melhores e mais precisos que o do transdutor elétrico.
É importante ressaltar que os erros apresentados ocorrem por diversos fatores,
sendo os mais consideráveis, a paralaxe na leitura das pressões, perdas por atrito,
possíveis vazamentos entre outros fatores e histerese do equipamento.
0
0,
1
1,
2
2,
3
3,
4
4,
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
PRESSÃO VERDADEIRA
LEITURA NO TRANSDUTOR
TRANSDUTOR
CRESCENTE
DECRESCENTE