Resumir este artigo com :
O sensor de pressão analógico compacto tipo bastão e o transmissor de pressão de processo inteligente (HART) são ambos utilizados para a medição de pressão em aplicações industriais.
Embora tenham o mesmo objetivo, as suas especificações técnicas, desempenho e utilizações diferem significativamente. Estas diferenças traduzem-se, nomeadamente, em diferenças em termos de precisão, estabilidade, funcionalidades, robustez e custo global de exploração.
Uma vez definidas claramente as restrições da aplicação, torna-se possível determinar qual a tecnologia mais adequada.
Este artigo examina cada um destes tipos em pormenor, juntamente com as suas vantagens e limitações, para o ajudar a fazer a escolha certa.
Um sensor de pressão analógico compacto utiliza diferentes tecnologias de medição, entre as quais:
Esses sensores convertem diretamente a pressão física em um sinal elétrico analógico, geralmente do tipo 4–20 mA ou 0–10 V, sem processamento digital avançado.
São amplamente utilizados em aplicações industriais simples ou integradas em máquinas.
O sensor de pressão compacto oferece uma série de vantagens:
O sensor de pressão compacto é geralmente mais barato do que o sensor de pressão inteligente.
O sensor de pressão compacto é menor e mais leve do que o transmissor de pressão, o que facilita a sua integração em espaços confinados, como máquinas. São comumente usados na indústria aeroespacial, automóvel, equipamentos industriais e aplicações médicas.
A ausência de parametrização ou configuração de software permite uma implementação rápida.
No entanto, a utilização de um sensor de pressão compacto tem uma série de desvantagens.
O sensor de pressão compacto tem um intervalo fixo em comparação com o sensor de pressão HART inteligente. O intervalo de pressão não pode ser ajustado pelo utilizador.
O sinal do transdutor de pressão é sempre mais ruidoso do que o sinal do transmissor de pressão.
O sensor de pressão compacto não oferece linearização ou compensação de temperatura.
O sensor de pressão compacto é menos preciso do que o transmissor de pressão HART inteligente.
Variações na temperatura ambiente ou do processo podem causar um deslocamento do zero e um aumento da deriva.
Os sensores analógicos, devido ao seu design, estão sujeitos a um desvio maior do que os sensores de pressão inteligentes. Consequentemente, os sensores compactos e económicos geralmente requerem uma calibração mais regular, o que aumenta os custos de manutenção.
Os transmissores de pressão de processo representam uma evolução tecnológica do sensor de pressão analógico.
Ele integra funções de processamento de sinal que permitem linearizar, amplificar e compensar a medição antes da sua transmissão.
Os transmissores de pressão inteligentes são concebidos para aplicações de monitorização, controlo e regulação de processos, e constituem um elemento fundamental dos sistemas de automação industrial.
O sinal de saída é geralmente:
Existem muitas vantagens em utilizar um transdutor de pressão de processo inteligente em vez de um transdutor de pressão compacto:
Graças à linearização da medição da pressão, o transmissor de pressão industrial é mais preciso e fiável do que o sensor de pressão compacto.
A precisão dos transmissores de pressão é de 0,065% ou superior da gama de medição definida.
Os transmissores de pressão são compensados pelas variações da temperatura ambiente e do processo.
Isto torna-os independentes das condições ambientais externas.
Os transmissores de pressão inteligentes podem ser calibrados com ferramentas que utilizam o protocolo HART para compensar o desvio ao longo do tempo e garantir a estabilidade a longo prazo.
A gama de transmissores de processo pode ser calibrada a pedido para a gama exacta necessária para a aplicação.
Podem ser regulados para uma gama de pressão mais ampla.
Têm um rácio de redução da gama de pressão que permite que a sua regulação atual seja alterada numa gama ampla.
Os transmissores de pressão de processo HART têm uma vida útil mais longa e são mais duráveis do que os transdutores de pressão.
Está disponível uma vasta escolha de materiais e ligações de processo.
São construídos de forma robusta com um design que inclui material de aço de alta qualidade, soldaduras TIG, parafusos e porcas de alta qualidade, vedantes e juntas de alta qualidade.
São resistentes à vibração e têm uma elevada proteção contra poeiras e humidade.
Podem ser utilizados em aplicações de alta temperatura com separadores de membrana.
Existem várias desvantagens na utilização de um transmissor de pressão em vez de um sensor de pressão económico do tipo haste.
Os transmissores de pressão são mais caros do que os sensores de pressão do tipo haste, pelo que existe um compromisso entre o custo e o desempenho.
O seu tamanho e peso são superiores aos dos sensores de pressão compactos.
Não podem, portanto, ser instalados em aplicações onde estes parâmetros são essenciais.
Um sensor de pressão pode ser utilizado para muitas aplicações diferentes no fabrico e na indústria. Qual deve escolher para a sua aplicação?
É necessário ter em conta uma série de factores ao decidir sobre o tipo de sensor mais adequado ao seu projeto: gama de pressão, precisão, desempenho, sinal de saída, temperatura do processo, natureza do fluido e gama de preços.
O sensor de pressão compacto em formato de bastão oferece uma gama de pressão fixa.
Além disso, a gama do transmissor de pressão inteligente pode ser adaptada à aplicação para uma correspondência perfeita.
A precisão do transmissor de pressão HART é de 0,065% ou melhor da gama de medição definida, enquanto a precisão do sensor de pressão de baixo custo é de 0,25% da gama completa.
O desempenho térmico e a estabilidade a longo prazo do sensor de pressão de processo são 50 vezes melhores do que os de um sensor de pressão compacto.
O sinal de saída analógico do transmissor de pressão é de 4-20mA com protocolo HART, enquanto o sinal de saída analógico do sensor de pressão compacto é de 4-20mA ou 0-10V sem protocolo HART.
A temperatura do sensor de pressão de baixo custo está limitada a 100°C, enquanto que os transmissores de pressão de processo podem suportar temperaturas até 450°C, graças à vedação da membrana.
O protocolo Hart é utilizado para definir os parâmetros dos transmissores de pressão e também pode ser utilizado para auto-diagnóstico para monitorizar o estado dos transmissores ao longo da sua vida útil. Este protocolo de comunicação não está disponível nos sensores de pressão compactos.
Os transmissores de pressão HART estão disponíveis numa vasta gama de materiais e construções, o que os torna mais versáteis e robustos do que os sensores de pressão.
Os transmissores de pressão de processo têm preços na ordem dos 400 a 600 euros, enquanto o sensor de pressão compacto de baixo custo custa cerca de 100 a 150 euros.
Este artigo explica a principal diferença entre um sensor de pressão compacto do tipo stick e um transmissor de pressão de processo HART inteligente.
Foi escrito para dissipar quaisquer ideias erradas sobre as diferenças entre os diferentes tipos de sensores e para o ajudar a escolher o mais adequado para a sua aplicação.
Os sensores de pressão compactos são menos dispendiosos do que os transmissores de pressão de processo, mas também oferecem menos funções e menor precisão.
Podem ser escolhidos quando não se necessita de uma precisão elevada e quando não se é rigoroso quanto ao desempenho e ao desvio da medição.
São económicos e satisfatórios para aplicações com gamas de pressão padrão e ligações de processo.
Os sensores de pressão de baixo custo são geralmente utilizados em aplicações de gama baixa em que o custo é um fator importante.
Devido à sua estabilidade e robustez a longo prazo, o transmissor de pressão oferece custos de manutenção mais baixos e maior disponibilidade de equipamento do que o transmissor de pressão, tornando-o mais barato e seguro a longo prazo.
Os transmissores de pressão oferecem maior funcionalidade e precisão.
Ao comparar o preço de um sensor de pressão com o de um transmissor de pressão de processo inteligente, é essencial ter em conta o custo total de propriedade. (TCO)
São a melhor escolha para aplicações mais exigentes, como nas indústrias de petróleo e gás, pasta e papel, química, hidrogénio, energia, metal e cimento.
| Critérios | Sensor de pressão analógico | Transmissor de pressão de processo inteligente |
| Características | Sinal analógico simples (4-20 mA), medição direta da pressão sem processamento do sinal | Sinal analógico simples (4-20 mA) e comunicação digital (HART, Profibus), Funções de diagnóstico avançadas, Configuração e ajuste remotos, Fácil integração com sistemas de gestão e automação industrial |
| Custos | Menos do que a compra, | Mais do que o preço de compra, |
| Casos de utilização optimizados | Ideal para aplicações não críticas, adequado quando não são necessárias caraterísticas avançadas | Perfeito para ambientes industriais complexos, necessários quando a precisão, o controlo e o diagnóstico em tempo real são críticos |
| Temperatura de funcionamento | Gama de temperaturas padrão | Capaz de funcionar em gamas de temperatura mais elevadas, até 450°C |
| Estabilidade e precisão | Sem funções para compensar as variações. Sensível às variações de pressão e temperatura | Precisão e estabilidade superiores graças a algoritmos avançados de compensação e correção |
| Instalação e colocação em funcionamento | Instalação simples. Sem opções de configuração. | Instalação flexível graças às possibilidades de configuração e de regulação através de uma bolsa HART ou de um software. |
Um sensor analógico fornece um sinal simples (por exemplo, 4–20 mA ou 0–10 V) sem funções avançadas. Um transmissor inteligente adiciona funções de processamento de sinal (linearização, compensação), diagnóstico e, muitas vezes, comunicação digital (por exemplo, HART).
Quando a aplicação é padrão e não crítica, o espaço é uma limitação e não são necessárias precisão/diagnóstico avançados. Também é relevante quando o custo de aquisição é o critério prioritário.
Quando a precisão, a estabilidade térmica, a repetibilidade e o diagnóstico são importantes, ou quando a instalação requer um ajuste fino da faixa de medição, uma calibração facilitada ou uma integração avançada num sistema de automação.
A escolha depende dos requisitos de segurança, das restrições ambientais e dos procedimentos de qualificação. As arquiteturas analógicas simples podem reduzir a complexidade, enquanto os transmissores inteligentes são adequados se forem qualificados e testados para o ambiente pretendido.
Sylvain GRAVEROT
Especialista em sensores e transmissores de pressão
