I nostri esperti vi introdurranno alle origini della misurazione della pressione, al funzionamento e al principio di un trasmettitore di pressione e vi mostreranno i diversi tipi di sensori di pressione industriali.
- Origine e unità di misura della pressione
- Che cos'è un sensore di pressione?
- Come funzionano i sensori di pressione?
- Come funziona un trasmettitore di pressione?
- Di cosa è fatto un sensore di pressione?
- Qual è il segnale di uscita di un sensore di pressione?
- Come scegliere un sensore di pressione industriale?
- Quali sono i diversi tipi di trasmettitori di pressione?
- Come si calibra un sensore di pressione?
- Come si installa un sistema di misurazione della pressione per l'industria?
- Come si testa un sensore di pressione?
- Come si configura un trasmettitore di pressione?
- Quali sono le applicazioni dei sensori di pressione?
Origine e unità di misura della pressione
L'unità di misura Pascal prende il nome dal celebre filosofo, fisico e matematico francese Blaise Pascal.
Nato a Clermont-Ferrand, dove ha sede l'unità produttiva di Fuji Electric France SAS, produttore francese di sensori di pressione industriali, Pascal realizzò un esperimento cruciale trasportando un barometro sulla cima del Puy de Dôme per dimostrare che lapressione atmosferica diminuisce con l'altitudine sul livello del mare. Tuttavia, lo scienziato italiano Evangelista Torricelli fu il pioniere nel dimostrare la pressione esercitata dal peso del volume d'aria sulla terra e, di conseguenza, progettò il primo barometro a mercurio.
Conoscere le unità di misura della pressione e la loro conversione è importante per fare la scelta giusta delle bilance per le misure industriali.
La pressione p è espressa in unità di forza F per unità di superficie A: p = F / A
Pascal (Pa): è l'unità di base del Sistema Internazionale (SI) per la pressione. Un Pascal corrisponde a 1 Newton per metro quadro (1 Pa = 1 N/m²).
Bar: è un'unità di pressione comunemente utilizzata nelle applicazioni industriali. Un Bar corrisponde a una pressione di 100.000 Pa.
Atmosfera standard (atm): utilizzata per esprimere la pressione barometrica o atmosferica. Un'atmosfera corrisponde a una pressione di 101,325 Pa.
Che cos'è un sensore di pressione?
I sensori di pressione sono noti anche come trasmettitori di pressione, sonde di pressione, manometri o trasduttori di pressione. Non vi è alcuna differenza significativa tra questi nomi. Tuttavia, si distingue tra sensori di pressione analogici e trasmettitori di processo intelligenti.
Se ci riferiamo alla definizione di trasduttore di pressione, si tratta, come suggerisce il nome, di un dispositivo di misurazione della pressione il cui principio consiste nel convertire la forza applicata dalla pressione di un fluido su una determinata superficie (deformazione) in un segnale elettrico.
I produttori utilizzano un trasmettitore di pressione per :
- Misurazione della pressione
- Misurare un flusso
- Misurare un livello utilizzando la pressione idrostatica
- Densità di misura.
Come funzionano i sensori di pressione?
La pressione del fluido da misurare viene applicata a un componente di misura interno tramite un raccordo e quindi un'interfaccia meccanica - una membrana di misura in acciaio inossidabile o in un altro materiale nobile. L'elemento di misura elettronico converte la pressione in un segnale grezzo.
Come funziona un trasmettitore di pressione?
Esistono diverse tecnologie di misurazione, metodi, tecniche e principi:
Le sensore di pressione piezoresistivo misura la forza applicata a una membrana metallica.
La sollecitazione esercitata su un film sottile ne provoca la deformazione, trasmettendo la variazione di pressione attraverso un fluido incomprimibile (olio o acqua). Questo deforma un elemento piezoresistivo in silicio (ponte di Wheatstone). Questo componente è un resistore elettrico variabile che converte la deformazione in un valore ohmico.- Il sensore di pressione capacitivo misura la forza applicata a una membrana metallica in acciaio inossidabile o ceramica.
La pressione esercitata deforma la pellicola metallica, che trasmette la variazione di pressione attraverso un fluido intermedio incomprimibile (olio o acqua). Questo deforma un elemento capacitivo in silicio. Questo componente è un condensatore variabile che converte la deformazione in un valore capacitivo.
- Il trasmettitore a risonanza di frequenza
- Il trasduttore ad estensimetri o a manometro
Il segnale proveniente dall'elemento di misura viene quindi filtrato, amplificato, compensato in temperatura e formattato in un segnale analogico. Il segnale analogico in uscita viene trasmesso tramite un connettore elettrico.
- Il manometro
I manometri con tubo a U visualizzano le letture della pressione locale.
Di cosa è fatto un sensore di pressione?
La struttura di un trasmettitore di pressione comprende un attacco meccanico, una membrana metallica o ceramica, un elemento sensibile capacitivo o piezoresistivo, un olio di riempimento integrato nelle celle di misurazione della pressione, un modulo elettronico per il condizionamento e l'amplificazione del segnale e un connettore elettrico.
Questo dispositivo è confezionato in un involucro di plastica o di metallo (involucro di alluminio, involucro di acciaio inossidabile o involucro di acciaio inossidabile).
È possibile aggiungere un indicatore digitale come opzione.
Qual è il segnale di uscita di un sensore di pressione industriale?
Il segnale di un sensore di pressione può essere analogico o digitale. Il segnale analogico è solitamente del tipo 4-20mA in corrente, 0-10V in tensione o 1-5V in tensione. Il segnale di uscita viene inviato all'unità di controllo per influenzare il processo di produzione.
Il segnale 4-20mA è comunemente utilizzato da questi dispositivi grazie a diversi vantaggi.
In primo luogo, è resistente alla perdita di segnale dovuta alla linea di trasmissione, il che garantisce una misura accurata. Inoltre, consente di estendere la distanza tra il sensore e il sistema interessato. Inoltre, l'assenza di corrente consente di rilevare i guasti di linea, facilitando la risoluzione dei problemi. Il segnale 4-20mA è anche meno sensibile alle interferenze elettromagnetiche, il che ne garantisce l'affidabilità. Infine, può essere utilizzato in un loop per alimentare diverse apparecchiature come il display, il controllore e il registratore.
Un segnale digitale può essere disponibile con diversi protocolli di comunicazione - HART - Fieldbus - Profibus - Modbus. Questi protocolli trasmettono il valore misurato e consentono anche di configurare i dispositivi di misura della pressione. Questo è noto come trasmettitore elettronico intelligente o SMART.
Gli strumenti possono essere dotati di manometri digitali.
Come scegliere un sensore di pressione industriale?
Il trasmettitore di pressione industriale deve essere scelto in base al fluido da misurare, al campo di pressione e alle condizioni operative dell'applicazione e del processo.
Per misurare la pressione, è necessario fare alcune ricerche per rispondere alle domande sulla scelta del giusto sensore di pressione e sulla determinazione :
- Il fluido da misurare come: aria, gas, idrogenoUn liquido, un vapore, un'acqua o un altro liquido e le sue caratteristiche (densità, viscosità, corrosività, ecc.).
- Condizioni operative del processo: pressione da misurare, pressione statica, temperatura di processo, rischio di corrosione, ecc.
- Il tipo di misurazione: misurazione della pressione, misurazione del flusso mediante un dispositivo di riduzione della pressione e pressione differenziale delta-p, misurazione del livello mediante pressione idrostatica, misurazione della densità, ecc.
- Il tipo di pressione da misurare :
- Pressione relativa
- Pressione atmosferica
- Pressione assoluta
- Pressione differenziale
- Pressione barometrica
- Il campo di pressione o campo di misura
- Dinamicità o rangeability
- L'accuratezza della misurazione della pressione
- Tempo di risposta
- L'interfaccia meccanica o il raccordo di processo: connessione a vite, connessione a flangia, ecc.
- Segnale di uscita analogico e/o digitale, cablato o wireless
- L'ambiente climatico e i vincoli associati:
- L'ambiente industriale, i vincoli associati e le normative vigenti:
Quali sono i diversi tipi di trasmettitori di pressione?
I sensori di pressione relativa misurano la pressione del processo rispetto alla pressione atmosferica. La pressione atmosferica viene misurata utilizzando una cavità di riferimento all'interno del trasmettitore. Questa pressione diminuisce all'aumentare dell'altitudine.
I sensori di pressione differenziale utilizzano due camere separate collegate da un diaframma flessibile. La pressione viene misurata su entrambi i lati del diaframma. La pressione differenziale (dp) è la differenza di pressione tra queste due pressioni - una pressione di riferimento sul lato di bassa pressione (BP o LP) e una pressione sul lato di alta pressione (HP). Questi dispositivi di misurazione della pressione differenziale sono utilizzati per misurare il flusso dei fluidi nelle tubature e per monitorare l'intasamento dei filtri.
I sensori di pressione assoluta confrontano la pressione relativa con il vuoto assoluto. La pressione assoluta è sempre positiva.
Il vantaggio di questo dispositivo è che è esente da variazioni della pressione atmosferica, grazie a una camera di riferimento a vuoto, ed è quindi più preciso.
La pressione assoluta può essere espressa dalla pressione relativa aggiungendo 1,013 bar, ossia p. assoluta (bar abs.) = p. relativa (bar) + 1,013.
Un trasmettitore di pressione a membrana separa il fluido di processo da misurare dalla cella di pressione. Il diaframma e le parti di contatto sono realizzati in un materiale resistente al fluido da misurare e sono saldati alla base della cella di pressione.
Un tubo capillare o un manicotto di collegamento costituisce il collegamento tra la membrana di separazione e la cella a pressione. Questo spazio deve essere degassato sotto vuoto, quindi riempito con un olio di riempimento e sigillato. La pressione misurata esercita una forza sulla superficie esterna del diaframma. Flettendosi verso l'interno, il diaframma cerca di comprimere il fluido di riempimento all'interno dello strumento.
Questo liquido di riempimento è progettato per resistere alla compressione, in modo che la forza venga convogliata direttamente alla cella di misura della pressione. L'intero funzionamento di un trasduttore di pressione con diaframma di separazione si basa sul principio di Blaise Pascal.
I sensori di pressione a membrana sono realizzati in diversi materiali, tra cui acciaio inox, titanio, Inconel, Hastelloy, Monel, tantalio e nichel. I materiali utilizzati dipendono dal tipo di applicazione e dalla temperatura per cui il sensore di pressione industriale è progettato.
I sensori di pressione con separatori sono utilizzati per misurare la pressione dei fluidi ad alte temperature.
- Trasmettitori di pressione multivariabili
I sensori di pressione multivariabili combinano la misura della pressione differenziale, la misura della pressione assoluta e la misura della temperatura nello stesso sensore.
Questi prodotti sono utilizzati in particolare per la misura della portata massica.
I sensori di livello idrostatici sono dispositivi di misura utilizzati per determinare il livello di riempimento di un liquido in serbatoi o vasche. Il principio di misurazione si basa sulla pressione idrostatica, ovvero il peso esercitato da un liquido in funzione dell'altezza della colonna di riempimento.
Sensori di pressione sommergibili
Queste sonde di pressione idrostatica possono essere immerse in un liquido per misurare il livello di una vasca o di un serbatoio. Sono generalmente dotate di un diaframma in acciaio inossidabile.
Come si calibra un sensore di pressione?
I trasmettitori di pressione industriali devono essere calibrati periodicamente per garantire una metrologia accurata durante il loro ciclo di vita e per assicurare che siano sempre in buone condizioni di funzionamento. evitare i fattori che influenzano la precisione. Il periodo di calibrazione è definito dai produttori dei sensori di pressione. È necessario calibrare lo zero e il fondo scala.
In fabbrica, per verificare la linearità del segnale di uscita, la precisione viene controllata in diversi punti del campo di pressione.
La taratura prevede l'applicazione di una pressione di riferimento definita all'interfaccia meccanica del trasduttore, il controllo del segnale di uscita e la successiva applicazione della compensazione. La calibrazione del sensore può essere effettuata mediante una vite di regolazione esterna, un indicatore digitale locale, un'interfaccia di programmazione o un software di programmazione.
Per eseguire le varie manipolazioni, può essere necessario montare una valvola di isolamento o un collettore sul trasmettitore di pressione per isolarlo dal processo.
Per le tarature annuali, potete rivolgervi a un'azienda specializzata nella taratura dei sensori di pressione.
La calibrazione regolare assicura l'accuratezza della misurazione della pressione per garantire risultati costanti.
Come si installa un manometro?
I trasduttori di pressione possono essere installati mediante un collegamento meccanico al dispositivo di misura o alla tubazione in cui deve essere misurata la pressione.
È necessario adottare precauzioni speciali a seconda delle condizioni di pressione e temperatura del processo.
Il segnale proveniente da questo dispositivo può essere collegato a un sistema di visualizzazione (display digitale industrialePuò essere collegato a un PLC (sistema di automazione per la misurazione della pressione) per controllare un dispositivo di controllo e regolare la pressione in un processo.
Se avete bisogno di aiuto, vi consigliamo di rivolgervi a un'azienda professionale per l'installazione e la messa in funzione dello strumento di misura.
Come si testa un sensore di pressione?
Un sensore di pressione può essere testato applicando una pressione definita e nota all'interfaccia meccanica del sensore di pressione e controllando il segnale di uscita analogico misurato o il valore visualizzato sull'indicatore.
Se il vostro strumento è difettoso, potete chiedere a uno specialista o a uno dei produttori di sensori industriali di ripararlo per voi.
Come si configura un trasmettitore di pressione?
È possibile configurare dispositivi digitali intelligenti con protocollo HART:
Quali sono le applicazioni dei sensori di pressione?
Comprensione perché misurare la pressione nelle industrie di processo è importante per garantire la sicurezza, ottimizzare il controllo dei processi, migliorare l'efficienza energetica e mantenere la qualità dei prodotti finiti.
I trasmettitori di pressione sono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni industriali.
Questo dispositivo può rilevare pressioni fino a diverse migliaia di millibar. È quindi essenziale in un'ampia gamma di settori. È possibile misurare pressioni dell'aria, dell'acqua, del vapore e dei gas.
Ad esempio, le applicazioni comprendono la misura della pressione differenziale e dell'orifizio del flusso di liquidi in una tubazione, del flusso di gas o di vapore, il monitoraggio dei filtri, la misura del livello con un sensore a membrana a filo di un fluido in un serbatoio, la misura della densità del fluido o la misura della pressione relativa.
A seconda del settore, è necessario scegliere lo strumento di misura più adatto all'applicazione e ai vincoli dell'ambiente industriale.
Come scegliere il manometro giusto?
Per garantire che i vostri processi e sistemi funzionino come previsto e forniscano i risultati attesi, dovete evitare errori di misurazione della pressionegli esperti di Fuji Electric, produttore francese di sensori di pressione industrialiVi guideranno e vi offriranno una misura di pressione progettata per la vostra applicazione più esigente.
La misurazione della pressione non può essere improvvisata!
La misurazione della pressione richiede i servizi di professionisti del settore della strumentazione.
I trasduttori di pressione Fuji Electric sono rinomati per l'alta tecnologia, l'accuratezza della misurazione della pressione, l'ampio campo di misura, la stabilità a lungo termine, la qualità costruttiva, l'affidabilità, la durata, l'assistenza tecnica, la facilità di restituzione e il servizio di consegna rapida ai clienti.
rif. : FKE
