Em um projeto de automação de um vaso esférico com 5 m de diâmetro, que tem como função estocar gás propano, foi solicitado que fossem especificados os medidores necessários para monitoramento e controle do armazenamento deste fluido. A pressão máxima admitida no vaso é de 5 bar, sendo a pressão de projeto igual a 3 bar. Foram propostos os seguintes instrumentos para esta aplicação:
- Manômetro tipo Bourdon (pressão manométrica), com indicador analógico local e F.E. de 700 kPa ;
- Medidor de pressão manométrica tipo diafragma metálico, com indicador analógico local e span de 15 atm ;
- Medidor de pressão strain-gage (pressão absoluta) com range de 0 a 4 atm e sinal de instrumentação padrão 4 a 20 mA .
Com base nestes instrumentos, explique detalhadamente se os instrumentos foram corretamente especificados, identificando todas as possíveis falhas no dimensionamento e especificação dos mesmos, e verificando quais instrumentos estariam adequados para esta aplicação.
Com base nestes instrumentos, explique detalhadamente se os instrumentos foram corretamente especificados, identificando todas as possíveis falhas no dimensionamento e especificação dos mesmos, e verificando quais instrumentos estariam adequados para esta aplicação.
Passo 1
Então, vamos lá! A gente tem um exercício sobre a especificação de medidores de pressão para um vaso esférico que armazena gás propano. O vaso tem um diâmetro de 5 metros, a pressão máxima permitida é de 5 bar e a pressão de projeto é de 3 bar. Precisamos analisar se os três instrumentos propostos estão corretos para monitorar e controlar esse sistema. Para isso, vamos precisar entender conceitos de pressão (manométrica e absoluta), tipos de medidores e as especificações técnicas deles.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as pressões envolvidas. A pressão manométrica (
) é a pressão medida em relação à pressão atmosférica, enquanto a pressão absoluta (
) considera a pressão total, incluindo a atmosférica. No nosso caso, a pressão de projeto é 3 bar manométrica, o que significa que a pressão absoluta é
.
Passo 3
Agora, vamos analisar cada um dos instrumentos propostos:
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Manômetro tipo Bourdon (pressão manométrica), com indicador analógico local e F.E. de 700 kPa:
- F.E. significa “faixa de operação” (full scale). 700 kPa é aproximadamente 7 bar.
- A pressão máxima no vaso é 5 bar, então 700 kPa (7 bar) é maior que a pressão máxima, o que está correto.
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Medidor de pressão manométrica tipo diafragma metálico, com indicador analógico local e span de 15 atm:
- 1 atm = 1 bar aproximadamente, então 15 atm ≈ 15 bar.
- A pressão máxima é 5 bar, então um span de 15 bar é mais que suficiente, mas pode não ser a mais precisa.
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Medidor de pressão strain-gage (pressão absoluta) com range de 0 a 4 atm e sinal de instrumentação padrão 4 a 20 mA:
- 4 atm ≈ 4 bar, que é igual à pressão absoluta de projeto.
- A pressão máxima absoluta é 6 bar (5 bar manométrica + 1 bar atmosférica), então 4 bar está abaixo da pressão máxima.
Passo 4
Vamos detalhar as possíveis falhas:
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Manômetro tipo Bourdon:
- Está adequado, já que a faixa de 7 bar cobre a pressão máxima de 5 bar.
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Medidor de pressão tipo diafragma metálico:
- Embora a faixa de 15 bar cubra a pressão máxima, um span muito grande pode reduzir a precisão das medições. Idealmente, o span deveria ser próximo à faixa de operação para maior exatidão.
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Medidor de pressão strain-gage:
- Aqui temos um problema. O range máximo de 4 bar está abaixo da pressão absoluta de projeto de 4 bar e muito abaixo da pressão máxima de 6 bar. Isso significa que o medidor pode não suportar as pressões operacionais sem falhar.
Passo 5
Agora, considerando as análises:
- Manômetro tipo Bourdon: Adequado.
- Medidor tipo diafragma metálico: Pode ser adequado, mas a precisão pode ser comprometida devido ao span elevado.
- Medidor strain-gage: Inadequado, pois o range está abaixo da pressão absoluta necessária.
Resposta
Dentre os instrumentos propostos, o manômetro tipo Bourdon está corretamente especificado para a aplicação, pois sua faixa de operação cobre a pressão máxima do vaso. O medidor de pressão tipo diafragma metálico é funcional, porém pode não oferecer a precisão ideal devido ao seu span elevado de 15 bar. Já o medidor de pressão strain-gage está inadequado, já que seu range máximo de 4 bar está abaixo tanto da pressão de projeto quanto da pressão máxima do vaso. Portanto, apenas o manômetro tipo Bourdon e, possivelmente, o medidor tipo diafragma metálico são adequados para esta aplicação.