Principios de selección de sensores de presión y guía de aplicación industrial

Principios de selección del sensor de presión METRAVON y Guía de aplicación industrial

Los sensores de presión convierten la presión de líquidos, gases o vapor en una señal eléctrica. Son ampliamente utilizados en el tratamiento de agua, plantas petroquímicas, sistemas hidráulicos, sistemas neumáticos, estaciones de bombeo, sistemas de aire comprimido, control de procesos y medición de nivel hidrostático.

En terminología industrial, asensor de presióna menudo se refiere al elemento de detección o montaje de detección, mientras que untransmisor de presiónnormalmente incluye acondicionamiento de señal, compensación de temperatura y una salida estandarizada como 4–20 mA, 0–10 V, o una interfaz de comunicación digital.

La selección correcta requiere más que rango y precisión. Los ingenieros también deben considerarreferencia de presión, presión máxima, temperatura, compatibilidad de materiales, capacidad de sobrecarga, salida, conexión de proceso, medio ambiente y el sistema de control receptor.

1. ¿Cuáles son las principales tecnologías de reducción de presión?

Piezoresistive

Utiliza el cambio en la resistencia eléctrica del silicio bajo estrés mecánico. Ofrece alta sensibilidad y es ampliamente utilizado en la medición de presión industrial.

Gauge Strain

Utiliza el cambio de resistencia de elementos de cepa metálicos o semiconductores, comúnmente medidos con un puente Wheatstone.

Capacitive

La presión desvía un diafragma y cambia la capacitancia entre el diafragma y un electrodo fijo.

Piezoelectric

Usa carga generada por cuarzo o cerámica piezoeléctrica bajo la fuerza y es particularmente adecuado para la presión dinámica y medición de choque.

Resonante

Mide presión a través de cambios en la frecuencia natural de un elemento de detección mecánica vibrante.

2. ¿Por qué la medición de presión piezoeléctrica generalmente no se utiliza para la presión estatica a largo plazo?

Los materiales piezoeléctricos generan carga eléctrica cuando se enfatiza mecánicamente. Responden muy bien a los cambios de presión rápida, pero la fuga de carga y las características del amplificador de medición los hacen menos adecuados para la medición de presión estática de larga duración.

Las aplicaciones típicas incluyen:

• Presión de combustión del motor;

• Explosión y presión de impacto;

• pulsación hidráulica;

• Transientes de presión de alta velocidad;

• Medición dinámica de fuerza y vibración.

Para la presión del oleoducto, la presión del agua, la presión hidrostática del tanque y otras mediciones estáticas a largo plazo, los transmisores piezoresistivos, capacitivos o de calibre de tensión son más comunes.

3. Presión de medidor, absoluto, diferencial y de calibre sellado

“Presión de vacío” normalmente se expresa como presión absoluta o presión de calibre negativa en lugar de ser tratado como una categoría de referencia completamente independiente.

4. ¿Qué referencia de presión se debe seleccionar?

Presión general de tuberías

La presión de Gauge se utiliza comúnmente.

Medición del vacío / atmosférica

La presión absoluta es a menudo más apropiada.

Presión diferencial del filtro

Un transmisor de presión diferencial puede indicar la carga del filtro o el bloqueo.

Nivel cerrado

La presión diferencial puede compensar la presión gas-espacio por encima del líquido.

5. ¿Cómo se debe seleccionar el rango de presión?

No se debe aplicar universalmente una norma fija, como la operación a 60-80% de la escala completa. A veces puede servir como una referencia áspera, pero el tamaño adecuado debe considerar:

• Presión normal mínima;

• Presión operacional normal;

• Presión máxima continua;

• Inicio, cierre o picos inducidos por válvulas;

• Martillo de agua o choque hidráulico;

• Presión de sobrecarga admisible;

• Presión de Burst.

Un rango demasiado pequeño puede resultar en sobrecarga o daño. Un rango que es innecesariamente grande reduce la proporción del rango de sensores realmente utilizado y puede reducir la resolución eficaz del sistema.

Nota de selección:Las tomas de bombas, los sistemas hidráulicos y las válvulas de cierre rápido deben evaluarse para los picos de presión dinámicos en lugar de tamaño utilizando la presión de operación normal solo.

6. ¿La precisión superior siempre es mejor?

No.

Un transmisor de presión denominado#39; s declarado “exactitud” puede incluir o excluir diferentes componentes tales como linearidad, histeresis, repetibilidad, error cero y efectos de temperatura. Los diferentes fabricantes también pueden especificar la precisión de manera diferente.

Considerar:

• Precisión básica;

• Repetibilidad;

• Histeresis;

• Efecto de temperatura cero;

• Efecto de la temperatura del espino;

• La estabilidad a largo plazo;

• Intervalo de calibración.

Para el control de procesos ordinario, la precisión de grado de laboratorio suele ser innecesaria. La temperatura del campo, la instalación y pulsación de presión pueden aportar más error que la precisión del sensor nominal.

7. ¿Por qué es importante la temperatura?

La selección de sensores de presión debe distinguir:

• Temperatura media-proceso;

• Temperatura ambiente;

• Límite de temperatura de aislamiento;

• Límite de temperatura material de sello;

• Límite de temperatura electrónico.

Para vapor, aceite térmico u otros medios calientes, la solución puede requerir:

• Siphons o loops condensados;

• Secciones de enfriamiento;

• Sistemas capilares remotos;

• Sellos de diafragma;

• Materiales de sellado de alta temperatura.

8. ¿Cómo afectan las propiedades medias la selección del sensor de presión?

9. ¿Por qué se utilizan diafragmas de flujo para los medios viscosos o cristalizadores?

Las conexiones de presión tradicionales pueden contener pequeños puertos de presión. Estos pueden ser bloqueados por jarabe, lodos, gel, grasa, lodos o productos cristalizantes.

Un diafragma montado en rodajas coloca la superficie de detección directamente en la interfaz de proceso y reduce los pasajes estrechos y el volumen muerto.

Las aplicaciones típicas incluyen:

• líquidos de alta viscosidad;

• Alimentos y productos higiénicos;

• Slurries;

• Liquidos cristalizadores;

• Líquidos con sólidos suspendidos.

10. ¿Cómo debe seleccionarse la señal de salida?

11. ¿Cómo debe seleccionarse la conexión del proceso?

Las conexiones de proceso comunes incluyen:

• Hilos de tubo G1/4 y G1/2;

• Temas del TNP;

• M20×1. 5 y otros hilos métricos;

• Bridas;

• Pinzas sanitarias;

• Conexiones Flush-diaphragm.

Confirme:

• Nivel de conexión de equipo existente;

• Nota de presión;

• Tipo de sello;

• Compatibilidad con la corrosión;

• Requisitos de higiene;

• Acceso de mantenimiento.

12. ¿La posición de montaje afecta la medición de presión?

Sí.

Evitar:

• Exposición directa al martillo de agua severa;

• Vibración mecánica fuerte;

• Gas atrapado no deseado o líquido en los arreglos de impulso;

• Calefacción directa de la electrónica por fluido de proceso de alta temperatura;

• Entradas de cables que permiten acumulación de agua.

Las instalaciones de gas, líquido y presión de vapor pueden requerir diferentes posiciones de tapping y transmisor, por lo que la instalación debe seguir el diseño de tuberías de proceso.

13. ¿Por qué son importantes la sobrecarga y la presión burst?

El rango de medición marcado no es el mismo que la presión máxima que el sensor puede sobrevivir.

Rango de medición

Rango de presión sobre el cual el instrumento está destinado a cumplir su rendimiento de medición especificado.

Presión sobrecarga

Una presión a corto plazo sobre el rango de medición que el sensor puede soportar sin daño permanente, sujeto a la especificación del modelo.

Presión de Burst

Un límite de seguridad mecánica y no una condición de operación normal.

Las estaciones de bombas, el equipo hidráulico y las aplicaciones de válvula rápida requieren especial atención a los picos de presión transitorios.

14. ¿Qué Else debe ser considerado al aire libre o en ambientes Harsh?

• IP65, IP67, IP68 u otra calificación de protección de la entrada requerida;

• Humedad;

• spray de sal y corrosión;

• Vibración y choque mecánicos;

• Iluminación y exposición al aumento;

• Compatibilidad electromagnética;

• Certificación de zona peligrosa.

La protección contra la entrada y la explosión son conceptos diferentes. Una calificación IP alta no significa que un instrumento esté certificado para su uso en un área peligrosa.

15. Referencia de selección de sensores de presión rápida

FAQ: Selección de sensores de presión

P1: Si el rango de sensor siempre es aproximadamente 1. ¿2 veces la presión normal?

R: No. Se debe considerar la máxima presión continua, picos transitorios, martillo de agua, clasificación de sobrecarga y rendimiento de medición requerido.

P2: ¿Cómo elegir entre 0–10 bar y 0–16 bar?

R: Si la presión operativa se acerca a 10 bar y los picos significativos son posibles, 0–16 bar puede proporcionar más margen de sobrecarga. Si la presión real es sólo 2-3 bar, una gama innecesariamente grande puede reducir la resolución efectiva.

Q3: ¿Cuál es la diferencia entre el calibre y la presión absoluta?

R: La presión de Gauge utiliza la presión atmosférica local como referencia, mientras que la presión absoluta utiliza vacío absoluto.

Q4: ¿Se puede instalar un sensor de presión ordinario directamente en un proceso de alta temperatura?

R: No siempre. La detección de diafragma, sellos y electrónica debe permanecer dentro de sus límites de temperatura. Es posible que se requieran arreglos de enfriamiento o sellado remoto de diafragma.

P5: ¿Por qué se recomienda un diafragma de flujo para productos viscosos?

R: Reduce el riesgo de bloqueo asociado con pasajes de presión estrecha.

P6: ¿Puede un sensor de presión medir el nivel líquido?

R: Sí. La medición del nivel hidrostático convierte la presión del column líquido en el nivel, pero la densidad debe ser considerada.

Q7: ¿Por qué es 4–20 mA común en medición de presión industrial?

R: Es adecuado para la transmisión de larga distancia y ofrece buena inmunidad a la caída de tensión e interferencia industrial.

Q8: ¿Es un sensor de presión piezoeléctrica adecuado para la presión estática del tanque de agua?

R: Generalmente no es la primera opción. La tecnología piezoeléctrica se adapta mejor a la presión dinámica y a los transitorios rápidos.

Q9: ¿Es un sensor de presión IP68 a prueba de explosiones automáticamente?

R: No. La clasificación IP cubre la protección del ingreso, mientras que el uso del área peligrosa requiere la certificación Ex separada.

Q10: ¿Qué información necesita METRAVON para la selección de sensores de presión?

R: Proporcione requerimiento medio, medidor/absoluto/diferencial, presión mínima/normal/máximo, presión pico, proceso y temperatura ambiente, corrosión, viscosidad, conexión de proceso, ubicación de montaje, suministro, salida, longitud de cable y requisitos de área peligrosa.

Conclusión

La selección de sensores de presión no es simplemente una cuestión de elegir la mayor precisión o mayor rango. El instrumento correcto debe coincidir con el realreferencia de presión, rango de medición, capacidad de sobrecarga, temperatura, materiales mojados, conexión de proceso e interfaz de salida.

Presión de Gauge es común para tuberías, presión absoluta para muchas aplicaciones de vacío y atmosféricas, y presión diferencial para el monitoreo de filtros y mediciones de tanque cerrado seleccionadas. Los medios de alta temperatura pueden requerir aislamiento de temperatura, mientras que los productos viscosos o cristalizadores a menudo se benefician de diseños de diafragma remotos o de malla.

METRAVON recomienda proporcionar el perfil de presión completo, propiedades medias, temperatura, conexión e información del sistema de control antes de seleccionar la tecnología de detección y la configuración final del instrumento.