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sensores de pressao temperatura vazao e nivel
Tipologia: Notas de estudo
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KILIAN, Christopher. Modern Control Technology: Components & Systems, Capítulo 6. Delmar, 2 a Ed., 2004.
Pressão: força por unidade de área que um material exerce sobre o outro. Unidades comuns: psi (lb/in 2 ) e Pa (N/m 2 ). Sensores de pressão são compostos por duas partes: Conversão de pressão numa força ou deslocamento. Conversão de força ou deslocamento em sinal elétrico. Medidas de pressão feitas para gases e líquidos. Tipos de medida de pressão: Gauge pressure - diferença entre a pressão de interesse e a presão ambiente Pressão diferencial - diferença de pressão entre dois pontos distintos no circuito Pressão absoluta - medida por um sensor de pressão diferencial com um dos lados em 0 psi (aproximadamente vácuo).
Fole (Bellow) Foles de metal para transformar pressão em um movimento linear. Medidor de pressão diferencial: fole dentro de recipiente ( canister ). Mais sensíveis que o tubo de Bourdon nas pressões de 0 a 30 psi.
Sensores de pressão a semicondutor Utilizam a propriedade piezoelétrica do silício. Pressão - resistência elétrica - voltagem. Não há partes móveis. Pressões nas faixas de 0-1,5 psi a 0-5000 psi.
Fornecem uma saída proporcional à temperatura. Sensores de temperatura bimetálicos Utilizados para controle ON-OFF. Fechamento de contato por mercúrio. Termopares Efeito Seebeck: uma voltagem proporcional à temperatura pode ser produzida por um circuito composto por dois metais distintos. Exemplo: termopar de ferro-constantan, uma liga ( alloy ), fornece 0,35V/ o C.
Junção quente: ponta de prova ( probe ). Junção fria: referência de temperatura. Vnet = Vhot - Vcold Na prática: termopares conectados a cabos de cobre - três junções se formam. Junções com os cabos de cobre devem ser mantidas à mesma temperatura (bloco isotérmico). Também utilizam-se cabos de compensação. Originalmente junção fria imersa em um banho de gelo ( ice-water bath ). Vcold fica então constante e conhecida. Modernamente não é mais necessário o banho de gelo,
Termopares comerciais são disponíveis para diversas faixas de temperatura e valores de sensibilidade. Exemplo 6. Um forno é suposto estar mantido a 1000 o F por um sistema de controle, mas você suspeita que a temperatura está bem mais fria. Você dispõe de um termopar tipo J e um
voltímetro. Descreva como usar o equipamento para verificar a temperatura do forno. Resistance Temperature Detector (RTD) Sensor de temperatura baseado no fato de que os metais aumentam sua resistência elétrica com o aumento de temperatura. Metal mais usado: platina. Encapsulamento em barras de cerâmica. Coeficiente de temperatura positivo, para a platina 0, // o C. PT 100: resistência de 100 a 0oC e coeficiente de temperatura de 0 39 , / o C. Muito preciso e estável. Baixa sensibilidade e resposta lenta a variações bruscas de temperatura.
Larga faixa de valores de resistência, de poucos Ohms até 1M . Maiores resistências para maiores temperaturas , pois aumenta a sensibilidade e protege de sobrecorrente. Sensores de temperatura em circuitos integrados Exemplo comum: séries LM-34 e LM-35.
Analog Devices AD7414: sistema completo de monitoramento digital de temperatura. Analog Devices TMP1: termostato em um só chip. Três resistores fornecem os limites superior e inferior da temperatura. A saída pode comandar diretamente relés para acionar aquecedores e refrigeradores.
Sensores de vazão medem a quantidade de material fluido passando por um ponto a um certo tempo. Usualmente o material, gás ou líquido, está fluindo em um tubo ou um canal aberto. Não se trata da vazão de sólidos neste documento. Sensores de vazão baseados na pressão A pressão de um fluido em movimento é proporcional à vazão. O sensor de vazão mais simples é a placa de orifício. Q = CA
2 g d
Q: vazão (in 3 ) C: coeficiente de descarga (aprox. 0,63 para a água se o diâmetro do orifício for ao menos metade do diâmetro do tubo) A: área do orifício (in 2 ) d: densidade do fluido (lb/in 2 ) P 2 - P 1 : diferença de pressões (psi) g: aceleração da gravidade (384in/s 2 )
O tubo pitot é um pequeno tubo aberto que encara de frente a vazão. Composto por dois tubos: O primeiro fica de frente para a vazão e mede a dita pressão de impacto. O segundo abre-se perpendicularmente à vazão, medindo a dita pressão estática. A pressão de impacto é sempre maior que a pressão estática e a diferença entre elas é proporcional à velocidade, conseqüentemente à vazão. O tubo pitot é usualmente empregado em aeronaves e indicadores de velocidade marítima.
Sensores de vazão por turbinas Sensores de vazão por turbinas, também conhecidas por tipo spin ou flowmeters, empregam uma hélice ( paddle wheel ou propeller ) instalado na direção da vazão. A velocidade de rotação da hélice é proporcional à velocidade de escoamento do fluido. O movimento da hélice é captado por um sensor de efeito Hall.
