Quais os tipos de manômetros que existem? Quais as vantagens e desvantagens cada um deles?
Passo 1
O enunciado pergunta quais são os diferentes tipos de manômetros e quais as vantagens e desvantagens de cada um. O conteúdo envolve princípios de medição de pressão (por exemplo, ver como a pressão gera deslocamento de fluido ou deformação de elemento elástico) e deseja uma classificação dos instrumentos mais comuns no mercado e em laboratório.
Passo 2
Manômetro de coluna de líquido – inclui o manômetro em U, o inclinado e o diferencial. O princípio é a lei hidrostática:
onde
é a densidade do líquido de trabalho (por exemplo, água ou mercúrio),
a aceleração da gravidade e
a diferença de níveis.
Vantagens e desvantagens do manômetro de coluna de líquido:
Vantagens: simplicidade, baixo custo, alta exatidão para pressões baixas, fácil visualização direta de
.
Desvantagens: ocupa bastante espaço (especialmente o ramal vertical), resposta lenta a variações rápidas, não é adequado para altas pressões nem para fluidos corrosivos sem proteção.
Passo 3
Manômetro de tubo de Bourdon e molas helicoidais (ou espiral): ambos usam um elemento metálico elástico que, ao ser submetido à pressão interna, tende a desemaranhar-se (tubo de Bourdon) ou mudar o passo da espiral. Esse movimento é transmitido a um ponteiro num mostrador calibrado.
Vantagens e desvantagens dos manômetros de Bourdon/mola helicoidal:
Vantagens: robustez, ampla faixa de medição (vários MPa), não usam líquido de trabalho, leitura rápida e continua, instalação vertical ou horizontal.
Desvantagens: precisão reduzida em comparação ao manômetro de coluna de líquido (tipicamente
–
% da faixa), sensíveis a choque e vibração, histerese, variação de calibração com temperatura.
Passo 4
Manômetro de diafragma e de cápsula: usam membranas metálicas (diafragma) ou duas conchas metálicas soldadas (cápsula) que se deformam sob pressão. A deformação é convertida em movimento angular de um ponteiro ou em sinal elétrico.
Vantagens e desvantagens dos manômetros de diafragma/cápsula:
Vantagens: boa sensibilidade em baixas pressões (da ordem de Pa a dezenas de kPa), compacidade, baixo custo para instrumentação de baixa pressão.
Desvantagens: faixa limitada (não servem para pressões muito altas), histerese e desgaste da membrana, sensíveis a sobrepressões e contaminação.
Passo 5
Manômetro eletrônico (strain gauge, piezoelétrico, capacitivos): converte a pressão em sinal elétrico por meio de elementos sensores (tênsil, piezo, variação de capacitância) e geralmente fornece display digital ou saída analógica padronizada (
–
mA,
–
V).
Vantagens e desvantagens dos manômetros eletrônicos:
Vantagens: alta precisão e resolução (tipicamente
% ou melhor), possibilidade de aquisição remota e registro automático, resposta dinâmica rápida, compensação de temperatura interna.
Desvantagens: custo mais elevado, necessidade de alimentação elétrica, suscetíveis a interferências eletromagnéticas, requerem calibração periódica e circuito eletrônico dedicado.
Resposta
– Vantagens: baixo custo, alta exatidão em baixas pressões.
– Desvantagens: volumoso, lento, limitação de pressão e compatibilidade com fluidos.
– Vantagens: robustez, ampla faixa de medição, sem fluido, fácil leitura mecânica.
– Desvantagens: precisão relativa baixa, sensível a choque/vibração, histerese.
– Vantagens: sensível em baixas pressões, compacto, econômico.
– Desvantagens: faixa limitada, histerese, sensível a sobrecarga e contaminação.
– Vantagens: alta precisão, saída elétrica, registro automático, resposta rápida.
– Desvantagens: maior custo, precisa de alimentação e manutenção/calibração, suscetível a ruídos.