Manômetros são ferramentas usadas para medir uma quantidade física chamada pressão. A pressão é definida como o quociente entre a componente perpendicular da força e a área sobre a qual ela atua, sendo definida através da seguinte equação:
P = F / A
Onde P é a pressão e F é a força perpendicular à área A. A unidade de pressão no Sistema Internacional de Unidades é o pascal, abreviado Pa. Como é uma pequena unidade para pressões frequentemente manipuladas, múltiplos do pascal, como o quilo, o mega e o giga são amplamente utilizados.
Para medir a pressão, foi criada uma infinidade de dispositivos, que podem ser agrupados em uma dessas categorias, de acordo com o princípio físico de que fazem uso:
A pressão é, junto com a temperatura, uma das grandezas mais amplamente medidas no mundo. Isso se deve ao fato de que os fluidos, sejam gases ou líquidos, exercem pressão nas paredes dos recipientes que os contêm e nos objetos em seu interior..
Os manômetros são instrumentos essenciais em diversas áreas, sendo as principais:
Nos estudos de clima, a medição da pressão é muito importante, pois é um dos principais indicadores do clima: baixas pressões estão associadas a chuvas e tempestades, enquanto altas pressões indicam céu limpo.
Por outro lado, em todos os processos industriais e metalúrgicos existem inúmeros fluidos exercendo pressão continuamente sobre tubos e vasos, estejam eles em repouso ou em movimento. Daí a necessidade de saber o seu valor em todos os momentos, a fim de regular adequadamente esses processos..
Outro exemplo bastante conhecido é a verificação da potência automotiva, para a qual se mede o nível de compressão nos cilindros do motor, que é a pressão medida quando o pistão está no ponto de volume mínimo. Além disso, os pneus devem ser enchidos com uma pressão adequada, que é verificada com um medidor portátil projetado para esse fim..
A pressão arterial ou pressão arterial é uma indicação do estado geral de saúde das pessoas e é um exame de rotina, que é facilmente realizado com um aparelho denominado manguito de pressão arterial ou monitor de pressão sanguínea.
O manômetro a ser usado depende da classe de pressão a ser medida:
Dependendo do tipo de pressão a ser medida, vários instrumentos foram projetados. Estes são os principais:
Barômetros medem a pressão atmosférica. Existem vários tipos, dependendo do mecanismo do sensor.
Este instrumento foi inventado pelo físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647). Consiste em um tubo cheio de mercúrio invertido sobre um recipiente que também é cheio de mercúrio e aberto para a atmosfera..
Invertendo o tubo, o mercúrio desce, deixando um espaço no topo onde fica quase vazio, exceto por uma pequena quantidade de vapor de mercúrio. Lá a pressão absoluta é bem próxima de 0.
A força exercida pelo ar na parte exposta do mercúrio e o peso da coluna de mercúrio no tubo são balanceados, já que todo o conjunto está em repouso.
Já a força do ar na superfície do mercúrio é exercida por pressão, e esta por sua vez está relacionada à altura da coluna de mercúrio no tubo, um valor próximo a 760 mm e equivalente a 101 325 Pa.
Este barômetro usa água em vez de mercúrio, mas a coluna de líquido é mais longa, pois a água é mais leve: 10,3 m de altura.
Este dispositivo não utiliza líquido, mas uma câmara metálica parcialmente sob vácuo que se contrai ou se expande de acordo com a pressão a que é submetida. A diferença de pressão é transmitida por uma mola, cujo alongamento move uma haste presa ao indicador do manômetro. A pressão é lida em um display equipado com uma escala.
Quando um sistema de registro de algum tipo, como papel e tinta, ou um display digital é adicionado ao instrumento, então o instrumento é um barógrafo e permitem que você visualize as variações da pressão atmosférica na forma de um gráfico, útil para prever o tempo.
Os manômetros geralmente medem a pressão relativa, embora às vezes possam fornecer leituras absolutas.
É usado para medir pressões relativas pequenas e moderadas. O mais simples consiste em um tubo de vidro ou plástico em forma de U, preenchido com um fluido, como o mercúrio, com um dos ramos selado ou aberto para a atmosfera e o outro conectado à pressão a ser medida..
Quando a pressão é aplicada em uma extremidade, o mercúrio sobe no outro ramo até que o peso da coluna equilibre a pressão na extremidade. A diferença entre o nível original e o novo nível é proporcional à diferença de pressão entre os dois pontos.
Uma variante do manômetro de tubo em U é o manômetro de tubo inclinado, que é usado para medir pequenas diferenças de pressão.
Este tipo de manômetro transfere as variações de pressão para uma escala graduada ou dial, através de algum mecanismo. Pode ser, por exemplo, a deformação de uma mola ou de um tubo em forma de C ou enrolado em espiral, que tende a endireitar quando a pressão é aplicada em uma extremidade ou a dobrar mais se diminuir..
O tubo é chamado Tubo de Bourdon, por Eugene Bourdon, o engenheiro francês que o inventou em 1849.
A deformação do tubo move um batente provido de um sistema mecânico com engrenagens que converte o movimento linear do tubo em um de rotação na outra extremidade, ali é conectada uma agulha indicadora que pode ser movida por um dial. A posição da agulha na escala graduada do mostrador indica o valor da pressão.
Eles causam uma diferença de pressão para causar uma variação em alguma quantidade elétrica, como resistência, por exemplo. Essa variação pode ser convertida em corrente elétrica proporcional à diferença de pressão e a leitura é feita em tela digital..
Em um manômetro desse tipo, a deformação elástica do sensor feito de um material condutor produz uma alteração em sua resistência elétrica. A mudança na resistência está relacionada à mudança na pressão. Da mesma forma, você pode variar a capacitância em um capacitor ou a indutância em um indutor.
Outro tipo de sensor é do tipo piezoelétrico, como quartzo ou turmalina, em que uma mudança na pressão de um cristal de um desses minerais se traduz em uma voltagem.
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