Na escola, aprendemos uma série de relações entre variáveis físicas através de fórmulas, como é o caso da equação de Clapeyron na química ou a equação de Bernoulli na mecânica dos fluidos.
Embora este entendimento seja básico e necessário, o estudo complementar prático que associa as variáveis aos seus elementos de atuação e monitoramento, só são vistos por meio da prática no curso técnico ou na universidade.
Desta forma, o conhecimento adquirido pela junção da teoria com a prática pode ser o argumento mais robusto direcionado à solução industrial, e este é o perfil almejado pelos gerentes e recrutadores.
Assim, este texto lhe proporciona o contexto apresentado até então: o uso de um dispositivo industrial que utiliza da variável pressão para monitorar a variável volume, visto a influência de uma sobre a outra em um processo.
Portanto, acompanhe este conteúdo para saber como agregar qualidade à sua empresa utilizando dispositivos industriais.
Transmissor diferencial de pressão: o que é e aplicações
O dispositivo em questão tem um nome um tanto quanto autoexplicativo.
Este apetrecho industrial é capaz de mensurar a diferença de pressão correspondente a cada uma de suas extremidades.
Assim, considerando que este dispositivo esteja posicionado em um ponto do processo que separa duas etapas de processo característica de pressões distintas, o transmissor diferencial de pressão executa a leitura da diferença de pressão neste ponto.
Com isso, tem-se como resultado não só a de leitura de processo, mas também uma oportunidade para automatizá-lo através da implementação de um elemento atuador (válvula solenóide, por exemplo) em função da pressão obtida.
E você pode se perguntar: isso é comum?
A resposta é “sim”. Isso é mais comum do que parece.
Existem diversas aplicações em que fluidos iguais ou distintos têm características diferentes em um mesmo processo, e isto é observável em:
- Caldeiras: onde a água, ainda em estado líquido, deve ter sua pressão de fluxo monitorada antes de adentrar os tubos estendidos para a troca de calor, a fim de ser transformada em vapor;
- Indústria alimentícia: em misturas de fluidos distintos em tanque;
- Reservatórios: diferença entre a pressão no ponto mais baixo do reservatório e a pressão atmosférica na tubulação de saída desse fluido;
- Saídas ou entradas de componentes que modificam a velocidade do fluxo de fluido (bocal difusor, dispositivo de expansão, bombas, compressores, turbinas);
- Entre outros.
Como utilizar o transmissor de pressão diferencial para medição de volume de fluido
O assunto principal deste texto trata de apresentar um dispositivo que mede a pressão de fluido em dois pontos distintos, a fim de encontrar o volume de fluido em um recipiente.
Desta forma, obtém-se, através da prática, o que foi mencionado no início deste texto, sobre a relação entre variáveis de equações nortearem também os possíveis dispositivos que podem ser utilizados para a solução industrial.
Neste exemplo, trazemos um exemplo muito visto em livros de engenharia, que diz respeito às pressões existentes em um tanque aberto.
A partir disto, podemos fazer algumas considerações e constatações para a dedução matemática e, enfim, para o valor esperado do diferencial de pressão no transmissor de pressão, começando por:
- Se este tanque é aberto, a pressão atmosférica incide sobre a superfície do fluido;
- Este fluido, tendo um volume de altura “h”, possui pressão própria (PF – Pressão de Fluido).
Partindo pela pressão P1, a qual diz respeito ao lado de baixa pressão, tem-se que esta está exposta ao ambiente externo, o que implica que as suas variáveis estão de acordo com as condições atmosféricas.
Assim, tem-se a equação 1, apresentada abaixo.
Já a pressão P2 (alta pressão) é a soma da pressão atmosférica aplicada à superfície do fluido e da pressão do próprio fluido. Desta forma, tem-se a seguinte relação para a pressão de alta:
Além disso, sabe-se que o transmissor de pressão diferencial calcula a diferença de pressão nos dois pontos, chamados P2 e P1 neste exemplo, e que tem a equação correspondente abaixo.
Por fim, podem ser substituídas as equações (1) e (2) na equação (3), de modo a obter a seguinte equação:
Cancelando as variáveis iguais, mas de sinais opostos, vem que a pressão obtida pelo transmissor de pressão diferencial, para um tanque exposto à condição ambiente em ambas extremidades, é:
Caso o resultado fosse calculado à mão, seria utilizada a equação da hidrostática para obter o resultado desta pressão, a qual é apresentada abaixo:
Em que:
P: pressão de fluido, em Pascal
d: densidade do fluido, em kg/m3
g: gravidade, em m/s2
h: altura de fluido no tanque, em metro
Obs.: É claro, todas essas unidades podem ser alteradas para obter uma pressão em uma unidade diferente, como mca, bar, entre outros.
Contudo, utilizaremos o transmissor de pressão MBS 3050 Danfoss para nos poupar do trabalho de executar cálculos. Afinal, é para isso que servem os dispositivos industriais: facilitar a nossa vida.
Considerando o fato deste dispositivo ter sinal de saída de 4-20 mA, segundo o seu datasheet que pode ser acessado clicando aqui, podemos declarar as seguintes relações se utilizado um sistema de controle:
- Para o nível mínimo de pressão (0 Pascal), tem-se o sinal de saída mínimo (4 mA) e, portanto, o nível de fluido é igual a zero;
- Para metade da pressão total (referente à metade da altura de fluido no tanque), tem-se um sinal de saída de 50% do seu valor máximo;
- Já para um tanque cheio, tem-se a pressão máxima no tanque e, portanto, um sinal de saída de 20 mA.
Assim, o transmissor de pressão diferencial pode ser utilizado como um medidor de nível de fluido e, neste contexto, podem ser utilizados alguns artifícios tecnológicos, como a automação, para que o seu processo industrial tenha um elemento atuador, ativado por um controlador, a fim de executar uma ação em função da pressão obtida.
Portanto, temos aqui evidências de que um dispositivo industrial designado para executar uma determinada ação relacionada a uma variável específica, pode estar lhe auxiliando no controle de uma variável relacionada.
Além disso, não só lhe damos ideia de como isso pode ser feito, como também lhe oferecemos os melhores transmissores de nível do mercado, com ótima confiabilidade e qualidade.
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