(IF) Conceitua-se pressão como a força perpendicular e uniformemente distribuída sobre uma superfície plana de área unitária. Considerando os sistemas e sensores para medição de pressão é INCORRETO afirmar que:
a) Considerando a medição da pressão por deformação, pode-se citar o tubo de Bourdon como medidor mais conhecido e utilizado. Tipo C, helicoidal e espiral são formas possíveis de apresentação do tubo de Bourdon.
b) O medidor de pressão do tipo membrana ou diafragma é constituído de um material elástico (metálicos e não metálicos) e pode ser instrumentado com strain gauges. No caso dos diafragmas metálicos, eles geralmente são instalados em oposição a uma mola calibrada ou outro elemento elástico.
c) O medidor de pressão do tipo fole consiste basicamente em um cilindro metálico, corrugado ou sanfonado. Quando uma pressão é aplicada no interior do fole, provoca sua distensão, e como ele tem que vencer a flexibilidade do material e a força de oposição da mola que tende a mantê-lo fechado, o deslocamento do ponteiro ligado à haste é proporcional à pressão aplicada à parte interna do fole.
d) O manômetro de peso morto é um instrumento de zero central, em que massas calibradas são colocadas sobre a plataforma de um pistão, fazendo com que ele se mova no sentido descendente até que duas marcas de referência fiquem alinhadas. Nesse ponto, afirma-se que a força peso exercida pelas massas se iguala à força exercida pela pressão sobre a superfície inferior do êmbolo.
e) A pressão absoluta é a diferença entre a pressão em um ponto particular num fluido e a pressão absoluta (zero), isto é, vácuo completo. Já a pressão manométrica é a medição da pressão em relação à pressão atmosférica existente no local, podendo ser positiva ou negativa.

Passo 1

O enunciado pede que eu identifique qual das afirmativas (a), (b), (c), (d) ou (e) é INCORRETA sobre sistemas e sensores de medição de pressão.
Informações relevantes dadas (resumo das alternativas):
  • (a) Diz que o medidor por deformação mais conhecido é o tubo de Bourdon, com formas tipo C, helicoidal e espiral.
  • (b) Diz que o medidor tipo membrana/diafragma é feito de material elástico (metálico ou não) e pode usar strain gauges; diafragmas metálicos são geralmente instalados em oposição a uma mola calibrada ou outro elemento elástico.
  • (c) Diz que o medidor tipo fole (sanfona) é um cilindro metálico corrugado que se distende sob pressão; o deslocamento vence a flexibilidade do material e a força de uma mola, e o ponteiro ligado à haste desloca-se proporcionalmente à pressão.
  • (d) Diz que o manômetro de peso morto é um “instrumento de zero central”, onde massas calibradas colocadas sobre uma plataforma de pistão fazem o pistão descer até alinhar duas marcas; nesse ponto o peso das massas se iguala à força causada pela pressão sobre a superfície inferior do êmbolo.
  • (e) Define pressão absoluta como a medição em relação ao vácuo completo e pressão manométrica (gauge) como a medição em relação à pressão atmosférica, podendo ser positiva ou negativa.

Passo 2

Conceito físico básico que uso para checar as afirmações (aula rápida e essencial).
  • Pressão é força por unidade de área. A relação fundamental é
p=\frac{F}{A},
onde \,p é a pressão, \,F é a força perpendicular aplicada e \,A é a área sobre a qual a força atua.
  • Para um pistão sobre o qual se colocam massas calibradas (caso do manômetro de peso morto), a força exercida pelas massas é o peso W=mg. Assim, a pressão gerada pelo conjunto sobre a superfície do pistão é, idealmente,
p=\frac{W}{A}=\frac{mg}{A},
onde \,m é a massa total colocada, \,g a aceleração gravitacional e \,A a área do pistão. (Na prática há correções por atrito, densidade do fluido e rotação, mas a fórmula é a base.)

Passo 3

Análise da alternativa (a) — tubo de Bourdon.
  • O tubo de Bourdon é realmente um dispositivo por deformação muito conhecido para medir pressão. Ele consiste de um tubo curvo (frequentemente em forma de C, helicoidal ou espiral) que tende a endireitar-se quando a pressão interna aumenta; esse movimento é transformado em rotação de um ponteiro por um mecanismo.
  • Tipos comuns citados — tipo C, helicoidal e espiral — são formas reais de apresentação do tubo de Bourdon, usadas conforme faixa de pressão e sensibilidade desejadas.
  • Conclusão provisória: (a) está correta.

Passo 4

Análise da alternativa (b) — diafragma/membrana.
  • Um medidor do tipo diafragma realmente usa uma membrana elástica (metal ou material não metálico). O deslocamento da membrana pode ser medido por strain gauges, extensômetros ou por acoplamento mecânico a um indicador.
  • Em aplicações, diafragmas metálicos podem trabalhar contra um elemento elástico (como uma mola calibrada) para ajustar faixa, linearidade ou retorno; também são usados em conjuntos de medição diferencial onde há um elemento elástico que equilibra forças.
  • Observação detalhada: a afirmação diz que “geralmente” diafragmas metálicos são instalados em oposição a uma mola calibrada ou outro elemento elástico — isso é compatível com muitos projetos comerciais (molas, contrapesos ou elementos elásticos são frequentemente usados para traduzir deslocamento em leitura e para definir faixa), embora existam também diafragmas usados sem mola quando a medição é feita por strain gauge ou por medição diferencial direta.
  • Conclusão provisória: (b) é, em essência, correta (a afirmação é aceitável como descrição geral).

Passo 5

Análise da alternativa (c) — fole (bellows).
  • Um fole (fole corrugado, sanfonado) é um elemento elástico corrugado que se expande ou contrai com variações de pressão interna/externa. Costuma ser fabricado em metal corrugado.
  • O deslocamento do fole é função da pressão aplicada e da rigidez do material; muitas vezes há também uma mola de retorno para controlar sensibilidade e faixa. O movimento pode ser transmitido a um ponteiro por hastes e engrenagens.
  • A ideia de que “o deslocamento do ponteiro ligado à haste é proporcional à pressão aplicada” é uma descrição adequada para a faixa linear de operação; na prática a proporcionalidade é aproximada, mas o princípio está correto.
  • Conclusão provisória: (c) está correta.

Passo 6

Análise da alternativa (d) — manômetro de peso morto (dead-weight tester).
  • O funcionamento básico do dead-weight tester: colocam-se massas calibradas sobre um pistão de área A. O peso total W=mg gera uma força descendente. Essa força é transmitida como pressão ao fluido abaixo do pistão; em equilíbrio, a pressão no fluido é tal que
p=\frac{W}{A}=\frac{mg}{A}.
Isto é exatamente a equação usada para calibrar equipamentos de pressão.
  • A descrição de masses calibradas colocadas sobre a plataforma do pistão e a ideia de que no ponto de equilíbrio a força peso se iguala à força da pressão sobre a superfície inferior do êmbolo estão corretas.
  • Problema na afirmativa: ela começa dizendo que o manômetro de peso morto é “um instrumento de zero central”. Isso é incorreto. Um manômetro de peso morto é um gerador/padrão de pressão (um calibrador), não um “instrumento de zero central”. “Instrumento de zero central” normalmente descreve manômetros analógicos cujo ponteiro tem posição central para indicação de pressão diferencial com sentido para ambos os lados; não é termo aplicável ao dead-weight tester.
  • Além disso, a mecânica de alinhamento por marcas para indicar equilíbrio é uma prática em alguns desenhos (alinhamento de referências quando o pistão atinge a posição certa), mas o rótulo “zero central” é o que torna a afirmação falsa/enganosamente formulada.
  • Conclusão provisória: (d) contém uma incorreção importante — por isso é candidata a ser a alternativa INCORRETA.

Passo 7

Análise da alternativa (e) — pressão absoluta e pressões manométricas.
  • Definições padrão:
    • Pressão absoluta: pressão medida em relação ao vácuo total. Podemos escrever
    p_{\text{abs}} = p_{\text{gauge}} + p_{\text{atm}},onde p_{\text{atm}} é a pressão atmosférica local.
    • Pressão manométrica (gauge): pressão medida em relação à pressão atmosférica; portanto
    p_{\text{gauge}} = p_{\text{abs}} - p_{\text{atm}}.
  • A afirmação diz que a pressão absoluta é a diferença entre a pressão num ponto do fluido e a pressão absoluta (zero), i.e., vácuo completo — isso é uma forma de dizer “em relação ao vácuo”, que é conceitualmente correta (pode ser redigido de modo estranho, mas é correto em sentido físico).
  • A afirmação também diz que a pressão manométrica é medida em relação à pressão atmosférica local e pode ser positiva ou negativa — isto é verdade: positiva quando p_{\text{abs}}>p_{\text{atm}}, negativa (ou vácuo) quando p_{\text{abs}}<p_{\text{atm}}.
  • Conclusão provisória: (e) está correta.

Passo 8

Síntese final e justificativa curta e direta para a escolha.
  • Revisando: (a) correta; (b) correta como descrição geral; (c) correta; (e) correta.
  • A alternativa (d) mistura descrição correta do princípio do dead-weight tester com a expressão equivocada “instrumento de zero central”. O dead-weight tester é um padrão/gerador de pressão por massas sobre pistão, não um “instrumento de zero central”. Por isso (d) é a afirmativa INCORRETA pedida no enunciado.

Resposta

d)

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