Introdução 

O presente artigo refere-se ao pressostato, que é um instrumento de medição de pressão utilizado como componente do sistema de proteção de equipamento ou processos industriais, protegendo a integridade de equipamentos contra o aumento ou queda excessiva de pressão durante seu funcionamento. 

Desta forma, será apresentado e explicado o conceito de um interruptor de pressão e seus elementos construtivos, sendo citados exemplos e funções, como também a forma como são utilizados.  

  

O que é um pressostato?  

Pressostatos são dispositivos que medem a pressão e atuam como sistema de proteção de equipamentos e processos industriais, impedindo que o aumento ou queda de pressão excessivos possam vir a danificar o equipamento durante seu funcionamento. 

O pressostato, interruptor de pressão, é utilizado em máquinas de fabricação e instalações, plantas de utilidade pública e edifícios públicos. Quanto à forma de ativação e funcionamento, há modelos que monitoram e respondem de forma automática, ou seja, são programados anteriormente, e há também aqueles que são funcionam de modo manual. 

Existem muitos tipos de pressostatos, os dois mais conhecidos são interruptores pneumáticos, usados no carregamento de baterias (em particular aquelas que utilizam uma combinação de níquel e outro metal), e interruptores hidráulicos, usado em piscinas, máquinas e aparelhos. Já em relação ao intervalo entre atuação e desarme, eles são divididos em diferencial fixo e ajustável, sendo que o fixo só tem um ponto de ajuste, set-point, sendo o intervalo entre o ponto de atuação e desarme fixo; já no ajustável, é possível ajuste do set-point e também o intervalo entre o ponto de atuação e desarme do pressostato. Quanto a função, os tipos de pressostatos são divididos em pressostato de um contato, que atua sobre uma única variação de pressão, abrindo ou fechando um único circuito elétrico, por meio da ação reversível do micro-interruptor, pressostato diferencial, que atua sobre a variação entre 2 pressões numa mesma linha controladas pelo mesmo instrumento, e pressostato de dois contatos, que atua independentemente sobre dois limites de uma mesma fonte de pressão, abrindo ou fechando dois circuitos elétricos independentes por meio da ação reversível de dois interruptores. 

Junto ao pressostato, existe outra peça essencial num sistema, o autoclave, conhecido também como balão. Ele permite controlar os arranques e paragens da bomba. 

 

Imagem ilustrativa de um pressostato. 

Elementos construtivos 

O pressostato é formado por um sensor, um mecanismo de ajuste de set-point e uma chave de duas posições (aberto ou fechado). Como elemento sensor, pode-se utilizar qualquer um dos tipos já mencionado, sendo o mais utilizado nas diversas aplicações o diafragma. 

Como mecanismo de ajuste de set-point utiliza-se na maioria das aplicações uma mola com faixa de ajuste selecionada conforme pressão de trabalho e ajuste, e em oposição à pressão aplicada. 

O mecanismo de mudança de estado mais utilizado é o micro interruptor, podendo ser utilizado também ampola de vidro com mercúrio fechando ou abrindo o contato que pode ser do tipo normal aberto ou normal fechado. 

Funcionamento 

O pressostato funciona da seguinte maneira: quando a pressão é muito baixa em relação ao que se deseja, o pressostato ativa e liga a bomba, que aumenta a pressão até a bomba desligar. O diferencial entre a pressão de ligar e desligar dá-nos o volume de água útil que será tanto maior quanto maior for o autoclave.  

Uma projeção do autoclave juntamente com o pressostato de modo correto, pode evitar que ocorra problemas com uma tubulação como o golpe de ariete*, gasto de energia desnecessário etc.  

Pode ser usado também como elemento de segurança das bombas de água e da própria instalação, assegurando que quando são atingidas pressões demasiado elevadas no sistema, a bomba seja desligada, impedindo deste modo o desgaste de outros elementos. 

*Golpe de Ariete: 

Acontece devido ao fechamento brusco de uma válvula, o que faz com que o fluxo volte e aumente a pressão em alguns pontos da tubulação. 

 

Conclusão 

Neste trabalho abordamos sobre o que é um pressostato, sendo apresentado e explicado seu conceito, os elementos construtivos e como ocorre o funcionamento deste instrumento de medição de pressão. É possível concluir que o pressostato possui uma função básica de proteção da integridade dos equipamentos enquanto estão em uso. O instrumento tende a afinar a pressão de paragem e arranque do equipamento, assegurando quando pressões muito elevadas (sobrepressões) são atingidas no sistema o equipamento desligue. 

Por fim, declara-se a importância deste trabalho para o nosso conhecimento, uma vez que complementa o conteúdo visto e discutido em sala sobre bombas e seus devidos instrumentos.  

Bibliografia 

<http://www.hidraulicart.pt/wp-content/uploads/2011/12/telemecanique.jpg> Acesso em 28 de outubro de 2015 

Link explicando como funciona a regulagem de um pressostato <http://www.pontodoincendio.com.br/wa_files/Regulagem_20Pressostato.pdf> Acesso em 28 de outubro de 2015 

Acadêmicos: Maha Mashni, Eduardo Urbano e Renata Bianchini

Universidade do Sul de Santa Catarina
Alunas: Caroline Medeiros, Gabriela Novack e Jéssica Alexandre
Curso: Engenharia Civil




Trabalho de Bombas




Bombas volumétricas ou de deslocamento positivo

Nas Bombas Volumétricas, ou de Deslocamento Positivo, a movimentação do fluído é causada diretamente pela ação do órgão de impulsão da bomba que obriga o fluído a executar o mesmo movimento a que está sujeito este impulsor (êmbolo, engrenagens, lóbulos, palhetas). 

Dá-se o nome de volumétrica porque o fluído, de forma sucessiva, ocupa e desocupa espaços no interior da bomba, com volumes conhecidos, sendo que o movimento geral deste fluído dá-se na mesma direção das forças a ele transmitidas, por isso são chamadas de deslocamento positivo. As Bombas Volumétricas dividem-se em:

·         Êmbolo (pistão, diafragma, membrana); Escoamento intermitente.

·         Rotativas (engrenagens, lóbulos, palhetas, helicoidais, fusos, parafusos, peristálticas); Escoamento contínuo.

Bombas de Êmbolo

Neste tipo de máquina de deslocamento positivo, o movimento de rotação do motor de acionamento é transformado em movimento de deslocamento retilíneo alternativo de um pistão ou êmbolo, no interior de um cilindro. O êmbolo é um tipo de pistão, utilizado para pressões mais elevadas, com anéis de vedação (gaxetas) situados na parede do cilindro e não no corpo do próprio pistão.

Classificação das bombas de êmbolo

Deslocamento de liquido:

·         Simples Efeito: possui duas válvulas de retenção, uma ligada á canalização de sucção e outra ligada à canalização de recalque. Quando o pistão movimenta-se em direção ao ponto morto inferior, produz uma depressão dentro do cilindro, abrindo a válvula de admissão e fazendo com que a pressão do reservatório de sucção (normalmente atmosférica) impulsione o líquido para o seu interior. No momento em que o pistão retorna ao ponto morto superior, a válvula de descarga abre-se e o líquido é descarregado na tubulação de recalque.

·         Duplo Efeito: o líquido é recalcado tanto na ida como na volta do pistão. Enquanto um lado do pistão provoca uma depressão no cilindro, abrindo a válvula de admissão e succionando certa quantidade de líquido, o outro lado pressiona uma parcela de líquido para a tubulação de recalque, através da válvula de descarga.

Numero de câmaras com pistão ou êmbolo:

·         Simplex

·         Duplex

·         Triplex

·         Multiplex

Respectivamente com um, dois, três ou mais cilindros paralelos.

Cálculos

·         Vazão média recalcada por uma bomba de êmbolo de simples efeito:

Q = [(π D²) / 4] L (n / 60) ɳ_v

Onde:

Q = vazão média recalcada, em m³/s;

D = diâmetro externo do pistão ou interno do cilindro, em m;

L = curso do pistão, em m;

n = velocidade de rotação do eixo de manivela, em rpm, ou, frequência do movimento completo do pistão, em ppm (pulsações por minuto);

ɳ_v = rendimento volumétrico, adimensional, que leva em consideração as perdas por fugas entre o pistão e o cilindro, as perdas nas gaxetas e a presença de ar no cilindro da bomba.

·         Vazão média recalcada por uma bomba de êmbolo de duplo efeito:

Q = [π(D² - d²) / 2] L (n / 60) ɳ_v

Onde:

d = diâmetro da haste do pistão, em m.

·         Energia específica fornecida ao líquido por qualquer tipo de bomba de deslocamento positivo:

Y = [(p_d - p_a) / ρ] + [½(c_d² - c_a²)] + [g (z_d – z_a)]

Onde:

Y = energia que o líquido recebe ao passar pela bomba, em J/Kg;

p_d = pressão na descarga da bomba, em N/m²;

p_a = pressão na admissão da bomba, em N/m²;

ρ = massa específica do líquido bombeado, em Kg/m³;

c_d = velocidade do líquido na descarga da bomba, em m/s;

c_a = velocidade do líquido na admissão da bomba, em m/s;

z_d = cota ou nível de referência da descarga da bomba, em m;

z_a = cota ou nível de referência da admissão da bomba, em m.

·         Potência consumida no eixo de uma bomba de êmbolo:

P_e = (ρ Q Y) / (ɳ_v ɳ_h ɳ_m) ou P_e = (ρ Q Y) / ɳ_t

Onde:

P_e = potência no eixo da bomba, em kW;

ɳ_v = rendimento volumétrico, já definido anteriormente;

ɳ_h = rendimento hidráulico, que leva em conta as perdas de energia no interior da bomba, principalmente, nas válvulas;

ɳ_m = rendimento mecânico, que leva em consideração as perdas por atrito no mecanismo de transmissão, nas gaxetas e no pistão;

ɳ_t = rendimento total da bomba.

·         Vazão máxima pode ser calculada em função da vazão média recalcada pela expressão:

Q_max = K_v Q

Onde:

Q_max = vazão máxima que passa pela tubulação de sucção, em m³/s;

Q = vazão média recalcada pela bomba, em m³/s;

K_v = coeficiente de correção da vazão, adimensional.

O coeficiente de correção da vazão, K_v, assume os seguintes valores:

K_v = 3,2 para bombas simplex;

K_v = 1,6 para bombas duplex;

K_v = 1,1 para bombas triplex;

K_v = 1,0 para bombas quadriplex ou com maior número de cilindros em paralelo.

Bombas Rotativas

Nas bombas rotativas, o líquido recebe a ação de forças provenientes de uma ou mais peças dotadas de movimento de rotação que, comunicando energia de pressão, provocam seu escoamento. A ação das forças se faz segundo a direção que é praticamente a do próprio movimento de escoamento do líquido. A descarga e a pressão do líquido bombeado sofrem pequenas variações quando a rotação é constante.

Classificação das bombas rotativas

·         Bombas de engrenagens:

Este tipo de bomba, conforme o nome indica, é constituído de duas engrenagens, com engrenamento externo ou interno, que giram no interior de uma carcaça. À medida que as engrenagens giram, provocam uma depressão no lado de entrada, chamada de câmara de sucção da bomba, fazendo com que o líquido seja admitido. Da câmara de sucção o líquido é transportado, através dos espaços compreendidos entre os dentes das engrenagens e a parede interna da carcaça, até a câmara de pressão na descarga da bomba, situada numa posição oposta ao lado de admissão. O engrenamento dos dentes, na parte central da bomba, impede a comunicação entre a câmara de pressão e a câmara de sucção. A pressão de saída do líquido será maior ou menor, dependendo da resistência encontrada pelo fluxo hidráulico ao longo da tubulação de descarga e da pressão a vencer, ou seja, da altura de elevação manométrica.

·         Bombas de parafuso:

As bombas rotativas de parafuso consistem em dois ou três parafusos de rosca helicoidal que, engrenados e com uma folga muito pequena entre si, giram no interior de uma carcaça cilíndrica. O movimento dos parafusos é sincronizado por engrenagens externas, ou então, um deles (o central) é o propulsor e os demais são arrastados pelo engrenamento. O líquido admitido numa (ou nas duas) extremidade é arrastado para a câmara de pressão, na descarga, escorrendo entre os fios dos parafusos e a carcaça.

·         Bombas de lóbulos:

Nestas bombas, o líquido desloca-se pela ação de rotores lobulares, em forma de perfis conjugados, que giram no interior de uma carcaça ovalada, de maneira sincronizada pela ação de engrenagens externas. Os rotores, que giram em sentido oposto, possuem dois ou mais lóbulos, cujas superfícies não entram em contato durante o funcionamento. A folga entre estas superfícies, que deve ser a menor possível, evita o desgaste dos materiais de construção dos lóbulos.

O líquido penetra na bomba sob a ação de forças externas sendo deslocado para a descarga pela energia fornecida pelos rotores tubulares. O fluxo de líquido nas bombas de lóbulos não é tão constante como nas de engrenagens e o seu nível de ruído é maior.

·         Bombas de palhetas:

A bomba de palhetas é construída de um rotor excêntrico em forma de tambor, com ranhuras radiais, no interior das quais deslizam palhetas que durante o giro são pressionadas contra a carcaça cilíndrica por ação da força centrífuga. O líquido é aprisionado no espaço formado pelas palhetas e conduzido para a descarga da bomba em consequência da variação do volume deste espaço que, inicialmente, aumenta progressivamente e, após atingir o seu valor máximo, passa a decrescer, até desaparecer. A lubrificação das extremidades das pás que entram em contato com a carcaça é realizada pelo próprio líquido de trabalho.

Cálculos

·         Vazão média recalcada por uma bomba de engrenagem:

Q = 120 A_d N b n ɳ_v

Onde:

Q = vazão recalcada, em m³/h;

A_d = seção de um dente, medida perpendicularmente ao eixo de giro e limitada, no pé do dente, pela circunferência externa da engrenagem conjugada, em m²;

N = número de dentes de uma engrenagem, adimensional;

b = largura das engrenagens rotativas (rotor), em m;

n = velocidade de rotação, em rpm;

ɳ_v = rendimento volumétrico, que diminui com o aumento das perdas por fugas, adimensional.

·         Energia específica fornecida ao líquido por qualquer tipo de bomba de engrenagem:

Y = [(p_d - p_a) / ρ] = Δp / ρ = g H

Onde:

Y = energia que o líquido recebe ao passar pela bomba, em J/Kg;

p_d = pressão na descarga da bomba, em N/m²;

p_a = pressão na admissão da bomba, em N/m²;

ρ = massa específica do líquido bombeado, em Kg/m³;

Δp = diferença de pressão entre saída e entrada da bomba, em Pa;

g = aceleração da gravidade, em m/s²;

H = altura de elevação manométrica, em m.

·         A potência consumida no eixo de uma bomba de engrenagem:

P_e = (Q Δp)/ ɳ_t

Onde:

P_e = potência no eixo da bomba, em W;

ɳ_t = rendimento total da bomba, adimensional.

·         Vazão média recalcada por uma bomba de parafuso com dentes helicoidais retangulares:

Q = 7,5 i (D_e² - D_i²) [(n t) / N] ɳ_v

Onde:

Q = vazão recalcada, em m³/h;

i = número de parafusos conduzidos, 1 ou 2;

D_e = diâmetro exterior do filete, em m;

D_i = diâmetro da raiz do filete, em m;

n = velocidade de rotação dos parafusos, em rpm;

t = passo dos filetes retangulares dos parafusos, em m;

N = número de filetes ou entradas dos parafusos, adimensional;

ɳ_v = rendimento volumétrico, adimensional.

·         Vazão média recalcada por uma bomba de parafuso único:

Q = 120 n D_e (D_e - D_i) t

Onde:

Q = vazão, em m³/h;

n = velocidade de rotação do rotor, em rpm;

D_e = diâmetro exterior da hélice do parafuso, em m;

D_i = diâmetro da raiz da hélice do parafuso, em m;

t = passo da hélice do rotor, em m.

·         Vazão média recalcada por uma bomba de lóbulos:

Q = K (D_e² - E²) b n ɳ_v

Onde:

Q = vazão da bomba de lóbulos, em m³/s;

K = constante que depende da geometria do rotor e do número de lóbulos, adimensional;

D_e = diâmetro exterior do rotor, em m;

E = distância entre os centros dos rotores, em m;

b = largura do rotor, em m;

n = velocidade de rotação do rotor, em rps ou Hz;

ɳ_v = rendimento volumétrico, adimensional.

·         Vazão média recalcada por uma bomba de palhetas:

Q = 2 E b [π (D - E) - N e] (n / 60) ɳ_v

Onde:

Q = vazão recalcada, em m³/s;

E = distância entre os centros do rotor e da carcaça, em m;

b = largura das pás, em m;

D = diâmetro da superfície interna da carcaça, em m;

N = número de pás, adimensional;

e = espessura das pás, em m;

n = velocidade de rotação, em rpm;

ɳ_v= rendimento volumétrico, adimensional.

Uso da Bomba

A bomba de deslocamento positivo é utilizada em sessões de hemodiálise, da seguinte maneira: a mesma é acoplada ao braço do paciente e puxa o sangue em direção ao filtro para realizar a purificação.

Processo de Hemodiálise

A seguir, vídeo da clínica pró-rim, que explica o funcionamento de uma máquina de hemodiálise:

Fonte: Youtube