1. FACULADE DE TECNOLOGIA
SENAI ITALO BOLOGNA
ALUNOS: CRISTHIAN, DANIEL, GLEIKSON, LUIZ BRANDAO E MATHEUS
PROFESSOR: LUCIANO HENRIQUE
SENSORES DE PRESSAO E
VÁLVULAS

2. INTRODUÇAO:
No cotidiano, laboratórios de engenharia e em processos
industriais há a necessidade de se medir variáveis como pressão,
temperatura, vazão e nível.
A pressão pode ser medida de várias maneiras diferentes e o tipo
de instrumento a ser utilizado para a medição de pressões vai
depender dos níveis de precisão e detalhamento requeridos para a
particular aplicação.
Este trabalho tem como finalidade fornecer um embasamento
teórico sobre pressão e medição de pressão, bem como
caracterizar alguns instrumentos de medição de pressão e
especificar alguns destes instrumentos disponíveis no comércio.

3. DEFINIÇAO DE PRESSAO:
Pressão é definida como força por unidade de
área. Os valores de pressão devem ser
informados com relação a um nível de referência.
Se o nível de referência for o zero absoluto, a
pressão é caracterizada como pressão absoluta.
Além da pressão absoluta, tem-se os seguintes
tipos de pressão:

4. PRESSÃO ATMOSFERICA: É a pressão exercida pelo ar
atmosférico.
PRESSÃO MANOMÉTRICA: Tem pressão atmosférica como
referência. Ela pode assumir valores positivos (maiores que o
da pressão atmosférica) e negativos, também chamado de
vácuo. A maioria dos instrumentos industriais mede a
pressão manométrica.
PRESSAO DIFERENCIAL: É o resultado da diferença de duas
pressões medidas. Em outras palavras, é a pressão medida
em qualquer ponto, menos no ponto zero de referência da
pressão atmosférica.

5. Quando um fluido está em movimento outros
tipos de pressão podem ser medidos como por
exemplo:
PRESSÃO ESTÁTICA: É a pressão transmitida pelo fluido nas
paredes da tubulação ou do vaso. Ela não varia na direção
perpendicular a tubulação, quando a vazão é laminar.
PRESSÃO DINAMICA: É a pressão devida à velocidade do
fluido. Também chamada de pressão de impacto. Pode ser
calculada através da seguinte equação: Pd = ( ρ . V2 ) / 2,
onde Pd é a pressão dinâmica, ρ é a massa específica do
fluido e V é a velocidade do fluido.

6. Pressão total: É obtida quando um fluido em movimento é
desacelerado para a velocidade zero, em um processo sem
atrito e sem compressão. Matematicamente, ela é igual a
soma da pressão estática e da pressão dinâmica.

7. Sensores Utilizados na Medição de Pressão
Em geral os sensores são classificados conforme a técnica usada na conversão
mecânica da pressão em um sinal eletrônico proporcional. Todas as tecnologias
tem um só propósito que é transformar a pressão aplicada em um sensor, em
um sinal eletrônico proporcional a mesma:
•Capacitância Variável (Capacitivos)
•Piezo-resistivo(Strain Gage)
•Potenciométrico
•Piezo-elétrico
•Relutância Variável
•Ressonante
•Ótico
•Outros
Sensores Utilizados na Medição de Pressão
Em geral os sensores são classificados conforme a técnica usada na conversão
mecânica da pressão em um sinal eletrônico proporcional. Todas as tecnologias
tem um só propósito que é transformar a pressão aplicada em um sensor, em
um sinal eletrônico proporcional a mesma:
•Capacitância Variável (Capacitivos)
•Piezo-resistivo(Strain Gage)
•Potenciométrico
•Piezo-elétrico
•Relutância Variável
•Ressonante
•Ótico
•Outros

8. Capacitivos:
Estes são os sensores mais confiáveis e que já foram usados em milhões de
aplicações. São baseados em transdutores onde a pressão aplicada a diafragmas
sensores faz com que se tenha uma variação da capacitância entre os mesmos e
um diafragma central, por exemplo. Esta variação de capacitância tipicamente é
usada para variar a frequência de um oscilador ou usada como elemento em uma
ponte de capacitores. Esta variação de capacitância pode ser usada para variar a
frequência de um oscilador. Esta frequência pode ser medida diretamente pela
CPU e convertida em Pressão.
Algumas de suas vantagens:

9. • Ideais para aplicações de baixa e alta pressão.
• Minimizam o Erro Total Provável e consequentemente a variabilidade do
processo.
• Ideais para aplicações de vazão.
• Por sua resposta linear, permite alta rangeabilidade com exatidão.
Exemplo de construção de um sensor capacitivo.

10. Piezoeléctrico:
O material piezoeléctrico é um cristal que produz uma tensão diferencial proporcional
a pressão a ele aplicada em suas faces: quartzo, sal de Rochelle, titânio de bário,
turmalina etc. Este material acumula cargas elétricas em certas áreas de sua estrutura
cristalina, quando sofrem uma deformação física, por ação de uma pressão. A piezo-
eletricidade foi descoberta por Pierre e Jacques Curie em 1880.
Tem a desvantagem de requerer um circuito de alta impedância e um amplificador de
alto ganho, sendo susceptível a ruídos.
Além disso, devido à natureza dinâmica, não permite a medição de pressão em estado
sólido. Porém, tem a vantagem de rápida resposta.
A relação entre a carga elétrica e a pressão aplicada ao cristal é praticamente linear:
q = Sq x Ap
p - pressão aplicada, A - área do eletrodo, Sq - sensibilidade,
q - carga elétrica, C - capacidade do cristal, Vo - tensão de saída

11. Sensor Piezoeléctrico.
Sensor Piezoeléctrico

12. Piezo-resistivo ou Strain Gage
A piezo-resistividade refere-se à mudança da resistência elétrica com a
deformação/contração como resultado da pressão aplicada. Na sua grande maioria
são formados por elementos cristalinos (strain gage) interligados em ponte
(wheatstone) com outros resistores que provém o ajuste de zero, sensibilidade e
compensação de temperatura. O material de construção varia de fabricante para
fabricante e hoje em dia é comum sensores de estado sólido.
Desvantagens: faixa limitante de temperatura de operação, aplicável em ranges
baixos de pressão por gerarem um sinal muito baixo de excitação, muito instável.

13. Várias técnicas baseadas na fabricação de sensores de silício piezo-resistivo (silicon
substrate) estão emergindo, mas são susceptíveis a degradação de seus sinais em
função da temperatura e exigem circuitos complicados para a compensação,
minimização do erro e sensibilidade do zero.Totalmente inviáveis em aplicações sujeitas
a temperatura altas por longo períodos, uma vez que a difusão degrada os substratos
em altas temperaturas.
Sensor Piezo-Resisitivo.

14. Ressonantes
Possuem em geral o princípio da tecnologia que é conhecida como “vibrating wire”. Uma
mola de fio magnético é anexada ao diafragma que ao ser submetido a um campo
magnético e ser percorrido por uma corrente elétrica entra em oscilação. A frequência
de oscilação é proporcional ao quadrado da tensão (expansão/compressão) do fio. No
sensor Silício Ressonante, não se usa fio e sim o silício para ressonar com diferentes
frequências que são funções da expansão/compressão(é uma função do tipo 1/f2). O
sensor é formado por uma cápsula de silício colocada em um diafragma que vibra ao se
aplicar um diferencial de pressão, e a frequência de vibração depende da pressão
aplicada. Alguns sensores ressonantes exigem técnicas de compensação em
temperatura via hardware/software complicadas, aumentando o número de
componentes, o que em alguns equipamentos exigem mais placas eletrônicas.

15. Tubo de Bourdon
Consiste geralmente de um tubo com seção oval, disposto na forma de arco de
circunferência tendo uma extremidade fechada, estando a outra aberta à pressão a ser
medida. Com a pressão agindo em seu interior, o tubo tende a tomar uma seção circular
resultando um movimento em sua extremidade fechada. Esse movimento através da
engrenagem é transmitido a um ponteiro que vai indicar uma medida de pressão.
Quanto à forma, o tubo de bourdon pode se apresentar nas seguintes formas: tipo
C,espiral e helicoidal.
TIPO “C”

16. Membrana ou Diafragma
É constituído por um disco de material elástico (metálico ou não), fixo pela borda. Uma
haste fixa ao centro do disco está ligada a um mecanismo de indicação. Quando uma
pressão é aplicada, a membrana se desloca e esse deslocamento é proporcional à
pressão aplicada.
Os diafragmas são populares entre os elementos primários e flexíveis de pressão,
porque requerem menos espaço e porque o movimento (ou força) que produzem, é
suficiente para operar transdutores electrónicos

17. Fole
Fole é um dispositivo que possui rugas no círculo exterior que, ao se aplicar pressões
no sentido do eixo, se expande ou se contrai. As desvantagens do fole são sua
dependência das variações da temperatura ambiente e sua fragilidade em ambientes
pesados de trabalho. Como a cápsula de diafragma, o fole pode ser usado para medir
pressões absolutas e relativas e em sistemas de balanço de movimentos ou de forças
eixo. Como a resistência à pressão é limitada, é usada para baixa pressão.

19. VÁLVULA DE DESLOCAMENTO ROTATIVO
Define-se por válvula de deslocamento rotativo, a válvula na qual a peça móvel
vedante descreve um movimento de rotação, acionada por um eixo girante.
Dentre as válvulas de deslocamento rotativo temos:
o Borboleta;
o Esfera;
o Obturador Excêntrico;
o Segmento de esfera.

20. BORBOLETA
A válvula borboleta é uma válvula que pode ser usada para isolar ou regular
a vazão de um fluido. O mecanismo de fechamento tem a forma de um volante, mas
pode ser realizado por mecanismos hidráulicos ou pneumáticos.

21. ESFERA
A válvula esfera (Inglês: ball valve) é um dispositivo mecânico utilizado para controlar
o fluxo de fluido em tubulações.
A esfera dentro do equipamento tem um orifício no meio que, quando alinhado com
as extremidades da válvula, permite a passagem de fluxo.

22. SEGMENTO ESFERICO
Obturador é constituído por uma superfície esférica com um
movimento de rotação excêntrico e que está ligado ao eixo de
rotação por um ou dois braços flexíveis.
O eixo de rotação sai do corpo e é atuado por uma haste ligada a
um servomotor. O binário é a redução do movimento excêntrico
do rosto do obturador esférico.

23. Componentes de válvulas de deslocamento rotativo:
Esfera Side Entry – Série SE-F
Fonte: Apresentação: Válvula de Controle -
Rotativa, HITER
– Borboleta Excêntrica – Série 87
Fonte: Apresentação: Válvula de Controle -
Rotativa, HITER

24. Válvula Guilhotina
Características da Válvula Guilhotina NGW
A NGW é uma válvula do tipo guilhotina, sem flanges (WAFER) com dimensão face a
face obedecendo à norma MSS-SP-81. Toda vedação é feita por meio de carretéis
bipartidos construídos em elastômeros, inseridos no corpo da válvula. A operação
realiza-se através do deslizamento da guilhotina em aço inoxidável entre os carretéis,
bloqueando a passagem do fluido.

25. Princípio de Funcionamento
O sistema de bloqueio e vedação é feita através de uma faca passante que se
movimenta em sentido axial (linear) entre dois carretéis de borracha fazendo com que a
válvula esteja sempre vedada tanto em posição aberta, como em posição fechada. A
vantagem da faca passante em relação à não passante é que ela expele todos os
resíduos ou sólidos em suspensão que poderão eventualmente parar entre os carretéis
durante o processo de bombeamento do fluido.

26. Válvulas Bipartido:
As válvulas bipartidas da Valmicro Série 820 foram desenvolvidas com o objetivo de
serem aplicadas às mais variadas exigências operacionais e de confiabilidade. Para
tanto, possuem características construtivas únicas que, somadas ao uso de diversos
materiais, as tornam muito mais versáteis.
Essa versatilidade permite sua aplicabilidade a diversos líquidos, gases e vapores, em
ampla faixa de temperaturas e pressões.

28. Conclusão
Esse trabalho possibilitou-se conhecer os principais tipos de sensores elétricos e
entender o seu funcionamento sendo estes como: Sensor Capacitivo, Sensor
Piezelétrico, Sensor Strain Gauge, Sensor por pulso Ressonante, etc. Relacionaram-se
possíveis aplicações desses sensores de acordo com suas especificações e cuidados
como: Número de acionamentos (comutações), Sensibilidade, Tipo de fixação e um dos
itens mais considerados na indústria mundial o custo. Os sensores elétricos têm hoje
um amplo campo de aplicações e mercado, com inúmeros modelos e dimensões, com
alta tecnologia se desenvolvendo cada vez mais. Por esses motivos são os mais
usados na indústria, sendo ela no ramo da saúde, processos, fundição, metalurgia,
automobilística, entre os mais diversos ramos de atividade, podendo ser aplicados nos
mais diversos ambientes.