Princípios de Selecção do Sensor de Pressão e Guia de Aplicação Industrial

Princípios de seleção do sensor de pressão METRAVON e Guia de Aplicação Industrial

Os sensores de pressão convertem a pressão de líquidos, gases ou vapor em um sinal elétrico. Eles são amplamente utilizados no tratamento de água, plantas petroquímicas, sistemas hidráulicos, sistemas pneumáticos, estações de bomba, sistemas de ar comprimido, controle de processo e medição de nível hidrostática.

Em terminologia industrial, asensor de pressãofrequentemente refere-se ao elemento sensor ou ao conjunto sensor, enquantotransmissor de pressãonormalmente inclui condicionamento de sinal, compensação de temperatura e uma saída padronizada, como 4–20 mA, 0–10 V, ou uma interface de comunicação digital.

A seleção correta requer mais do que alcance e precisão. Engenheiros também devem considerarreferência de pressão, pressão de pico, temperatura, compatibilidade do material, capacidade de sobrecarga, saída, conexão de processo, ambiente e sistema de controle de recepção.

1. Quais são as principais tecnologias de detecção de pressão?

Piezoresistive

Utiliza a mudança na resistência elétrica do silício sob tensão mecânica. Oferece alta sensibilidade e é amplamente utilizado na medição de pressão industrial.

Calibre de Deformação

Utiliza a mudança de resistência de elementos de deformação metálicos ou semicondutores, comumente medidos com uma ponte Wheatstone.

Capacitivo

A pressão desvia um diafragma e altera a capacitância entre o diafragma e um eletrodo fixo.

Piezoelétricos

Usa carga gerada por quartzo ou cerâmica piezoelétrica sob força e é particularmente adequado para medição de pressão dinâmica e choque.

Ressonante

Mede a pressão através de mudanças na frequência natural de um elemento sensor mecânico vibratório.

2. Por que a medição de pressão piezoelétrica geralmente não é usada para pressão estática de longo prazo?

Materiais piezoelétricos geram carga elétrica quando mecanicamente tensionados. Eles respondem muito bem às mudanças de pressão rápidas, mas vazamento de carga e as características do amplificador de medição torná-los menos adequados para medição de pressão estática de longa duração.

Aplicações típicas incluem:

• Pressão de combustão do motor;

• Pressão de explosão e impacto;

• Pulsação hidráulica;

• transientes de pressão de alta velocidade;

• Medição dinâmica de força e vibração.

Para pressão de tubulação, pressão de água, pressão hidrostática do tanque, e outras medidas estáticas de longo prazo, piezoresistive, capacitive, ou strain-gauge transmissores são mais comuns.

3. Pressão de calibre absoluto, diferencial e selado

“Pressão de vácuo” é normalmente expressa em pressão absoluta ou pressão de calibre negativo, em vez de ser tratada como uma categoria de referência completamente independente.

4. Que referência de pressão deve ser selecionada?

Pressão geral do tubo

A pressão de calibre é comumente usada.

Medição de vácuo / atmosfera

A pressão absoluta é muitas vezes mais apropriada.

Pressão Diferencial do Filtro

Um transmissor de pressão diferencial pode indicar carga ou bloqueio de filtro.

Nível de Tanque Fechado

A pressão diferencial pode compensar a pressão do gás-espaço acima do líquido.

5. Como deve ser selecionado o intervalo de pressão?

Uma regra fixa como operar a 60-80% da escala completa não deve ser aplicada universalmente. Pode às vezes servir como uma referência áspera, mas o dimensionamento adequado deve considerar:

• Pressão normal mínima;

• Pressão de funcionamento normal;

• Pressão máxima contínua;

• Pinças de arranque, desligamento ou induzidas por válvulas;

• Martelo de água ou choque hidráulico;

• Pressão de sobrecarga admissível;

• Pressão de explosão.

Uma faixa muito pequena pode resultar em sobrecarga ou dano. Uma faixa que é desnecessariamente grande reduz a proporção da faixa de sensores realmente utilizada e pode reduzir a resolução eficaz do sistema.

Nota de seleção:As saídas de bombas, sistemas hidráulicos e válvulas de fecho rápido devem ser avaliadas para picos de pressão dinâmicos em vez de dimensionados usando pressão operacional normal isoladamente.

6. É a maior precisão sempre melhor?

Não.

Um transmissor de pressão s declarado “precisão” pode incluir ou excluir diferentes componentes, tais como linearidade, histerese, repetibilidade, erro zero e efeitos de temperatura. Diferentes fabricantes também podem especificar a precisão de forma diferente.

Considere:

• Precisão básica;

• Repetibilidade;

• Histerese;

• Efeito de temperatura zero;

• Efeito span-temperatura;

• Estabilidade a longo prazo;

• Intervalo de calibração.

Para o controle normal do processo, a precisão do laboratório é muitas vezes desnecessária. A temperatura, instalação e pulsação de pressão do campo podem contribuir com mais erros do que a precisão nominal do sensor.

7. Por que é importante a temperatura?

A seleção do sensor de pressão deve distinguir:

• Temperatura média do processo;

• Temperatura ambiente;

• Limite de temperatura do elemento sensível;

• Limite de temperatura do material de vedação;

• Limite de temperatura electrónico.

Para vapor, óleo térmico ou outros meios quentes, a solução pode exigir:

• Sifões ou laços condensados;

• Perfis de arrefecimento;

• Sistemas capilares remotos;

• Selos de diafragma;

• Materiais de vedação de alta temperatura.

8. Como as propriedades médias afetam a seleção do sensor de pressão?

9. Por que os diafragmas flush são usados para mídia viscosa ou cristalizante?

As ligações de pressão tradicionais podem conter pequenas portas de pressão. Estes podem ser bloqueados por xarope, lama, gel, graxa, pasta ou produtos cristalizantes.

Um diafragma flush ou flush-montado coloca a superfície sensora diretamente na interface do processo e reduz passagens estreitas e volume morto.

Aplicações típicas incluem:

• Líquidos de alta viscosidade;

• Alimentos e produtos higiénicos;

• Lombos;

• Líquidos cristalizantes;

• Líquidos contendo sólidos suspensos.

10. Como deve ser selecionado o sinal de saída?

11. Como deve ser selecionada a conexão do processo?

As ligações de processos comuns incluem:

• Linhas de tubos G1/4 e G1/2;

• Linhas NPT;

• M20×1. 5 e outros fios métricos;

• Flanges;

• Braçadeiras sanitárias;

• Conexões flush-diafragma.

Confirmar:

• Norma de ligação do equipamento existente;

• Classificação da pressão;

• Tipo de selo;

• Compatibilidade com a corrosão;

• Requisitos higiénicos;

• Acesso à manutenção.

12. A posição de montagem afeta a medição da pressão?

Sim.

Evite:

• Exposição directa ao martelo de água grave;

• Vibração mecânica forte;

• Gás preso ou líquido não desejado em arranjos de impulso;

• Aquecimento direto da eletrônica por fluido de processo de alta temperatura;

• Entradas de cabo que permitem a acumulação de água.

Instalações de pressão de gás, líquido e vapor podem exigir diferentes posições de escuta e transmissor, então a instalação deve seguir o projeto de tubulação do processo.

13. Por que é importante a sobrecarga e a pressão de explosão?

A faixa de medição nominal não é a mesma que a pressão máxima que o sensor pode sobreviver.

Intervalo de Medição

Faixa de pressão sobre a qual o instrumento se destina a cumprir o seu desempenho de medição especificado.

Pressão de sobrecarga

Uma pressão de curto prazo acima da faixa de medição que o sensor pode suportar sem danos permanentes, sujeito à especificação do modelo.

Pressão de explosão

Um limite de segurança mecânico e não uma condição normal de funcionamento.

Estações de bombas, equipamentos hidráulicos e aplicações de válvulas rápidas requerem atenção especial para picos de pressão transientes.

14. O que mais deve ser considerado ao ar livre ou em ambientes difíceis?

• IP65, IP67, IP68 ou outra notação de proteção de entrada exigida;

• Humidade;

• Spray de sal e corrosão;

• vibração mecânica e choque;

• Exposição a relâmpagos e a ondas;

• Compatibilidade electromagnética;

• Certificação da zona perigosa.

A classificação da proteção de entrada e a proteção de explosão são conceitos diferentes. Uma classificação IP elevada não significa que um instrumento seja certificado para utilização numa área perigosa.

15. Referência rápida de seleção do sensor de pressão

FAQ: Seleção do sensor de pressão

Q1: O alcance do sensor deve ser sempre de aproximadamente 1. 2 vezes a pressão normal?

R: Não. Deve considerar-se a pressão máxima contínua, os picos transitórios, o martelo de água, a classificação da sobrecarga e o desempenho de medição exigido.

Q2: Como devo escolher entre 0-10 bar e 0-16 bar?

R: Se a pressão de operação se aproxima de 10 bar e picos significativos são possíveis, 0-16 bar pode fornecer mais margem de sobrecarga. Se a pressão real for de apenas 2-3 bar, uma gama desnecessariamente grande pode reduzir a resolução eficaz.

Q3: Qual é a diferença entre bitola e pressão absoluta?

R: A pressão do medidor utiliza a pressão atmosférica local como referência, enquanto a pressão absoluta usa o vácuo absoluto.

Q4: Um sensor de pressão comum pode ser instalado diretamente em um processo de alta temperatura?

R: Nem sempre. O diafragma de sensor, selos e eletrônicos devem permanecer dentro de seus limites de temperatura. Podem ser necessários dispositivos de refrigeração ou de selo de diafragma à distância.

Q5: Por que um diafragma é recomendado para produtos viscosos?

R: Reduz o risco de bloqueio associado a passagens de pressão estreitas.

Q6: Um sensor de pressão pode medir o nível de líquido?

R: Sim. A medição do nível hidrostático converte a pressão líquido-coluna em nível, mas a densidade deve ser considerada.

P7: Por que 4-20 mA é comum na medição de pressão industrial?

R: É adequado para transmissão de longa distância e oferece boa imunidade para queda de tensão e interferência industrial.

Q8: Um sensor de pressão piezoelétrico é adequado para pressão estática de tanque de água?

R: Geralmente não é a primeira escolha. A tecnologia piezoelétrica é mais adequada para pressão dinâmica e transientes rápidos.

Q9: Um sensor de pressão IP68 é automaticamente à prova de explosão?

R: Não. A classificação IP abrange a proteção de entrada, enquanto o uso de áreas perigosas requer certificação Ex separada.

Q10: Que informações METRAVON precisa para a seleção de sensores de pressão?

R: Por favor, forneça exigência média, bitola/absoluta/diferencial, pressão mínima/normal/máxima, pressão de pico, processo e temperatura ambiente, corrosão, viscosidade, conexão do processo, localização de montagem, fornecimento, saída, comprimento do cabo e requisitos de área perigosa.

Conclusão

A seleção de sensores de pressão não é simplesmente uma questão de escolher a mais alta precisão ou maior faixa. O instrumento correto deve corresponder ao realreferência de pressão, faixa de medição, capacidade de sobrecarga, temperatura, materiais molhados, conexão de processo e interface de saída.

A pressão de calibre é comum para dutos, pressão absoluta para muitas aplicações de vácuo e atmosfera, e pressão diferencial para monitoramento de filtro e medições de tanque fechado selecionadas. Meios de alta temperatura podem exigir isolamento de temperatura, enquanto produtos viscosos ou cristalizantes geralmente se beneficiam de projetos de diafragmas remotos ou flush.

METRAVON recomenda fornecer o perfil de pressão completo, propriedades médias, temperatura, conexão e informações do sistema de controle antes de selecionar a tecnologia de sensoriamento e configuração final do instrumento.