Medidores De Pressão

A Pressão (P) é definida como sendo a relação da Força aplicada (F) em um ponto pela unidade de área (A), matematicamente: P = F / A – e a maneira mais precisa para medir a pressão baixa do ar é preenchendo uma coluna com líquido de peso conhecido e medir a altura do líquido na coluna após nivelada. As unidades de medida comumente usadas são milímetros de mercúrio (mmHg), quando se usa mercúrio como fluido, e milímetros de água (H2O), quando se utiliza água ou óleo como fluido.

Os instrumentos que empregam este princípio chamam-se manômetros. O tipo mais simples de manômetro é o básico e conhecido manômetro de coluna em U. Este dispositivo indica a diferença entre duas pressões (pressão diferencial), ou a diferença entre uma única pressão e a atmosfera (pressão manométrica), quando um lado da coluna está aberto para a atmosfera.

Se uma coluna em U estiver preenchida com água até a metade e a pressão do ar for exercida em um de seus lados, o fluido (neste caso a água) irá se deslocar. Desta forma a água em um dos lados da coluna irá subir e no outro lado irá baixar. A diferença em altura “h” que é a soma das leituras, acima e abaixo do ponto médio, indica a pressão em milímetros ou polegadas de coluna d’água.

O manômetro de coluna em U é um padrão primário porque a diferença em altura entre as duas colunas é sempre a indicação pura e simples da pressão sem considerar o diâmetro interno da coluna

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, têm-se os seguintes tipos de pressão:

• Pressão atmosférica: é a pressão exercida pelo ar atmosférico; Pressão atmosférica é definida como o peso de uma coluna de ar que atua em 1 cm² de área e tem valor aproximado de 760 mmHg. Ela varia conforme a altitude então, quanto mais acima do mar se localizar um determinado local, menor será a sua pressão atmosférica, ou seja, há uma diminuição no número de partículas de ar.

• 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.

• Pressão 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.

Quando um fluido está em movimento outros tipos de pressão podem ser medidos:

• 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 dinâmica: 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.

• 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.

• Pressão Absoluta: é a pressão total exercida em uma dada superfície; incluindo a pressão atmosférica, quando for o caso. Ela sempre é positiva ou nula. Normalmente quando se indica esta grandeza usa-se a notação ABS.

• Pressão Manométrica: é medida em relação à pressão do ambiente ou seja em relação a atmosfera. Ou seja, é a diferença entre a pressão absoluta medida em um ponto qualquer e a pressão atmosférica. É sempre importante registrar na notação que a medição é relativa

• Vácuo: Quando o manômetro mede uma pressão manométrica negativa, ele é cjamado de manômetro de vácuo.

2. Objetivo

O objetivo central desta experiência é propiciar o contato inicial com alguns dos mais comuns aparelhos medidores de pressão, tais como:

• Barômetro;

• Vacuômetro;

• Manômetro metálico tipo Bourdon;

• Manômetros diferenciais de coluna de líquido.

Esse experimento teve como finalidade consolidar o conceito de pressão conhecendo os diversos instrumentos de medida e aferir um manômetro e um vacuômetro.

Através da experiência, além de visualizarmos o funcionamento dos mesmos, efetuaremos as suas respectivas leituras de pressão, ou a diferença de pressão por eles determinada.

3. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO

A medição de pressão é ponto de interesse da ciência há muitos anos. No final do século XVI, o italiano Galileo Galilei (1564-1642) recebeu patente por um sistema de bomba d’água usada na irrigação (Curiosidade: em 1592, usando apenas um tubo de ensaio e uma bacia com água, Galileo montou o primeiro termômetro. Ele colocou um tubo com a boca para baixo, semi-submerso na água. Assim, quando o ar de dentro do tubo esfriava, o volume diminuía e subia um pouco de água dentro do cilindro de vidro. Quando o ar esquentava, o volume aumentava e a água era empurrada para fora. O nível da água, portanto, media a temperatura do ar.). O coração de sua bomba era um sistema de sucção que ele descobriu ter a capacidade de elevar a água no máximo 10 metros. A causa desse limite não foi descoberta por ele, o que motivou outros cientistas a estudarem esse fenômeno.

Em 1643, o físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) desenvolveu o barômetro. Com esse aparelho, avaliava a pressão atmosférica, ou seja, a força do ar sobre a superfície da terra. Ele fez uma experiência preenchendo um tudo de 1 metro com mercúrio, selado de um dos lados e mergulhado em uma cuba com mercúrio do outro. A coluna de mercúrio invariavelmente descia no tubo até cerca de 760 mm. Sem saber exatamente o porquê deste fenômeno, ele o atribuiu a uma força vinda da superfície terrestre. Torricelli concluiu também que o espaço deixado pelo mercúrio no começo do tudo não continha nada e o chamou de “vacuum” (vácuo).

Cinco anos mais tarde, o francês Blaise Pascal usou o barômetro para mostrar que no alto das montanhas a pressão do ar era menor.

Em 1650, o físico alemão Otto Von Guericke desenvolveu a primeira bomba de ar eficiente, com a qual Robert Boyle realizou experimentos