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8/18/2019 Aula - Barometro e Manometros
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Pedro Alighiery Eng. MSc.
UnP – Universidade Potiguar
Disciplina: Fenômenos de Transporte
Fenômenos de Transporte
Barômetro e Manômetro
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Disciplina: Fenômenos de Transporte
Unidades de Pressão
Na prática industrial, muitas outras unidades para a especificação da pressão
também são utilizadas, essas unidades são comuns nos mostradores dos manômetros
industriais e as mais comuns são: atm, mmHg, kgf/cm², bar, psi e mca. A especificação
de cada uma dessas unidades está apresentada a seguir.
• atm (atmosfera)
• mmHg (milímetro de mercúrio)
• kgf/cm2 (quilograma força por centímetro ao quadrado)
• bar (nomenclatura usual para pressão barométrica)
• psi (libra por polegada ao quadrado)• mca (metro de coluna d’água)
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Tabela de Conversão de Unidades de Pressão
Dentre as unidades definidas de pressão, tem-se um destaque maior para a atm
(atmosfera) que teoricamente representa a pressão necessária para se elevar em
760mm uma coluna de mercúrio, assim, a partir dessa definição, a seguinte tabela para
a conversão entre unidades de pressão pode ser utilizada.
• 1 atm = 760 mmHg
• 1 atm = 760 mmHg = 101230 Pa
• 1 atm = 760 mmHg = 101230 Pa = 1,0330 kgf/cm2
• 1 atm = 760 mmHg = 101230 Pa = 1,0330 kgf/cm2 = 1,01 bar
• 1 atm = 760 mmHg = 101230 Pa = 1,0330 kgf/cm2 = 1,01 bar = 14,7 psi• 1 atm = 760 mmHg = 101230 Pa = 1,0330 kgf/cm2 = 1,01 bar = 14,7 psi = 10,33 mca
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Disciplina: Fenômenos de Transporte
Pressão Atmosférica e Barômetro de Torricelli
Sabe-se que o ar atmosférico exerce uma pressão sobre tudo que existe na superfície
da terra. A medida dessa pressão foi realizada por um discípulo de Galileu chamado
Evangelista Torricelli, em 1643.
Para executar a medição, Torricelli tomou um tubo longo de vidro, fechado em uma
das pontas, e encheu-o até a borda com mercúrio. Depois tampou a ponta aberta e,
invertendo o tubo, mergulhou essa ponta em uma bacia com mercúrio. Soltando a ponta
aberta notou que a coluna de mercúrio descia até um determinado nível e estacionava
quando alcançava uma altura de cerca de 760 milímetros.
Acima do mercúrio, Torricelli logo percebeu que havia vácuo e que o peso do mercúrio
dentro do tubo estava em equilíbrio estático com a força que a pressão do ar exercia sobrea superfície livre de mercúrio na bacia, assim, definiu que a pressão atmosférica local era
capaz de elevar uma coluna de mercúrio em 760mm, definindo desse modo a pressão
atmosférica padrão.
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Pressão Atmosférica e Barômetro de Torricelli
Dessa forma, Torricelli concluiu que essas variações mostravam que a pressão
atmosférica podia variar e suas flutuações eram medidas pela variação na altura da
coluna de mercúrio. Torricelli não apenas demonstrou a existência da pressão do ar, mas
inventou o aparelho capaz de realizar sua medida, o barômetro como pode-se observar
na figura.
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Disciplina: Fenômenos de Transporte
Pressão Atmosférica e Barômetro de Torricelli
Dessa forma, Torricelli concluiu que essas variações mostravam que a pressão
atmosférica podia variar e suas flutuações eram medidas pela variação na altura da
coluna de mercúrio. Torricelli não apenas demonstrou a existência da pressão do ar, mas
inventou o aparelho capaz de realizar sua medida, o barômetro como pode-se observar
na figura.
Obs: O mercúrio foi utilizado na experiência devido a sua elevadadensidade, se o líquido fosse água, a coluna deveria ter mais de 10
metros de altura para haver equilíbrio, pois a água é cerca de 14vezes mais leve que o mercúrio.
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Manômetro
O manômetro é o instrumento utilizado na mecânica dos fluidos para se efetuar
a medição da pressão, no setor industrial existem diversos tipos e aplicações para os
manômetros.
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Tipos de Manômetrosa) Manômetros utilitários: Recomendo para compressores de ar, equipamentos pneumáticos,
linhas de ar, de gases, de líquidos e instalações em geral.
b) Manômetros industriais: São manômetros de construção robusta, com mecanismo reforçado e
recursos para ajuste. São aplicados como componentes de quase todos os tipos de equipamentos
industriais.
c) Manômetros herméticos ou com glicerina: São manômetros de construção robusta, commecanismo reforçado e recursos para ajuste. Com a caixa estanque, pode ser enchida com líquido
amortecedor (glicerina ou silicone). Adaptam-se especialmente às instalações submetidas a
vibrações ou pulsações da linha quando preenchida com líquido amortecedor.
d) Manômetros de aço inoxidável: São manômetros totalmente feitos de aço inoxidável, caixa
estanque, à prova de tempo, para aplicações nas indústrias petroquímicas, papel e celulose,
alimentares, nos produtos corrosivos, nas usinas e outras que exijam durabilidade, precisão e
qualidade.
e) Manômetros petroquímicos: São manômetros de processo em caixa de aço inoxidável, fenol,
alumínio fundido e nylon, com componentes em aço inoxidável, estanque, a prova de tempo, para
aplicação nas indústrias petroquímicas, químicas, alimentícias, equipamentos industriais e outras
que exijam durabilidade, precisão e qualidade.
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Tipos de Manômetros
f) Manômetros de baixa pressão (mmca): São manômetros capsular de latão ou de aço inox, para
medir pressões baixas, aplicadas nos equipamentos de respiração artificial, ventilação e ar
condicionado, teste de vazamentos, queimadores, secadores, etc. Recomenda-se não operar
diretamente com líquidos, pois estes alteram seu funcionamento.
g) Manômetros de teste: Os manômetros de teste são aparelhos de precisão destinados a
aferições e calibração de outros manômetros. Recomenda-se que o instrumento padrão seja pelo
menos quatro vezes mais preciso que o instrumento em teste.
h) Manômetros sanitários: Os manômetros com selo sanitário, são construídos totalmente de aço
inoxidável para aplicações em indústrias alimentícias, químicas e farmacêuticas e nos locais onde
se requerem facilidade de desmontagem para a limpeza e inspeção. A superfície plana da
membrana corrugada de aço inoxidável evita a incrustação dos produtos.
i) Manômetros de mostrador quadrado para painel: Os manômetros de mostrador quadrado sãoaparelhos especialmente concebidos para montagem embutida em painéis.
j) Manômetros para freon: Os manômetros destinados especialmente à indústria de refrigeração,
utilizam o Freon 11, 12, 13, 22, 114 e 502. Os mostradores desses manômetros possuem uma
escala de equivalência em temperatura e pressão.
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Tipos de Manômetros
k) Manômetros para amônia (NH3): São manômetros totalmente de aço inoxidável ou partes em
contato com o processo em aço inox para trabalhar com gás de amônia. Os mostradores desses
manômetros possuem uma escala de equivalência em temperatura e pressão.
l) Manômetros de dupla ação: São manômetros construídos especialmente para indicar as
pressões no cilindro e no sistema de freios pneumáticos de locomotivas ou poderá ser usado para
fins industriais. O manômetro compõe-se na realidade de dois sistemas independentes em que oseixos dos ponteiros são coaxiais para indicar duas pressões.
m) Manômetros diferencial: O elemento elástico deste aparelho é composto de um conjunto de 2
foles ou tubo - bourdon em aço inoxidável, recebendo de um lado, a pressão alta, e do outro a
baixa pressão. O deslocamento relativo do conjunto dos foles ou tubo - bourdon movimenta o
mecanismo e o ponteiro indicará diretamente a pressão diferencial.
n) Manômetros com contato elétrico: São projetados para serem adaptados aos manômetrospara ligar, desligar, acionar alarmes ou manter a pressão dentro de uma faixa.
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Tipos de Manômetros
o) Manômetros com selo de diafragma: Os selos de diafragma são utilizados nos manômetros
para separar e proteger o instrumento de medição do processo. Aplicadas nas instalações em que
o material do processo seja corrosivo, altamente viscoso, temperatura excessiva, material tóxico ou
perigoso, materiais em suspensão, etc.
p) Manômetros com transmissão mecânica: Os manômetros com transmissão mecânica (MEC)
funcionam sem o tubo - bourdon, o elemento sensor é a própria membrana. Recomendado paratrabalhar com substâncias pastosas, líquidas e gases, e nas temperaturas excessivas onde o fluído
não entra em contato com o instrumento. As vantagens dos manômetros com transmissão
mecânica em relação aos outros, incluem uma menor sensibilidade aos efeitos de choque e
vibrações e os efeitos de temperaturas são reduzidos além de facilidade de manutenção.
q) Manômetros digitais: Podem ser utilizados em sistemas de controle de processos, sistemas
pneumáticos, sistemas hidráulicos, refrigeração, instrumentação, compressores, bombas, controlede vazão e medição de nível.
r) Manômetro de mercúrio: Utilizado em diversos processos, sua principal característica é a
utilização de fluidos manométricos como por exemplo mercúrio.
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Determinação da Pressão
Para se determinar a pressão do ponto A em função das várias alturas das colunas
presentes na figura aplica-se o teorema de Stevin em cada um dos trechos preenchidos
com o mesmo fluido.
ρ1
ρ2
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Determinação da PressãoO manômetro em U mostrado na figura contém óleo, mercúrio e água.
Utilizando os valores indicados, determine a diferença de pressões entre os
pontos A e B.
Dados: γh20 = 10000N/m³, γHg = 136000N/m³, γóleo = 8000N/m³.
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Determinação da Pressão
Na reprodução da experiência de Torricelli em um determinado dia, em Curitiba, o
líquido manométrico utilizado foi o mercúrio, cuja densidade é 13,6 g/cm3, tendo-se
obtido uma coluna com altura igual a 70 cm, conforme a figura.
a) Se tivesse sido utilizado como líquido manométrico um óleo com densidade de
0,75 g/cm3, qual teria sido a altura da coluna de óleo?
b) Se tivesse sido utilizado como líquido manométrico água, qual teria sido a altura
da coluna de água?
Justifique sua resposta.
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Determinação da Pressão
A pressão da água numa torneira fechada (A) é de 0,28 kgf/cm2.
Se a diferença de nível entre (A) e o fundo da caixa é de 2m,
Calcular:
a) a altura da água (H) na caixa.
b) a pressão no ponto (B), situado 3m abaixo de (A).