Sensor de pressão diferencial - FKC
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Os sensores de pressão são indispensáveis numa vasta gama de aplicações industriais e tecnológicas.
Desde a origem eunidade de medida da pressão até às vantagens e desvantagens dos diferentes tipos de sensores, ficará a saber o que é um sensor de pressão, como funciona e como opera um sensor de pressão.
Também detalharemos a composição de um sensor de pressão, os tipos de sinais de saída e os critérios essenciais para a escolha de um sensor de pressão industrial. Explorando as diferentes categorias de transdutores de pressão - transdutor de pressão diferencial, transdutor de pressão absoluta ou transdutor de pressão relativa - orientá-lo-emos sobre como calibrá-los, instalá-los e testá-los de forma eficiente.
Por fim, analisamos a configuração do transmissor de pressão e as aplicações práticas deste instrumento de campo essencial, ponderando as suas vantagens e desvantagens.
A unidade de medida Pascal deve o seu nome ao célebre filósofo, físico e matemático francês Blaise Pascal.
Nascido em Clermont-Ferrand, onde está sediada a unidade de produção da Fuji Electric France SAS, fabricante francês de sensores de pressão industriais, Pascal realizou uma experiência fundamental ao transportar um barómetro para o cume do Puy de Dôme, a fim de provar quea pressão atmosférica diminuía com a altitude acima do nível do mar .
No entanto, o cientista italiano Evangelista Torricelli foi o pioneiro na demonstração da pressão exercida pelo peso do volume de ar sobre a terra e concebeu o primeiro barómetro à base de mercúrio.
A pressão p é expressa em unidades de força F por unidade de área A :
p = F / A
Conhecer as unidades de pressão e como elas são convertidas é importante para fazer a escolha certa da balança para o seu transdutor de pressão industrial.
Os sensores de pressão são também conhecidos como transmissores de pressão, sondas de pressão, manómetros ou transdutores de pressão. Não existe uma diferença significativa entre estes diferentes nomes. No entanto, é feita uma distinção entre sensores de pressão analógicos e transmissores de processo inteligentes.
Se nos referirmos à definição de um sensor de pressão, trata-se de um dispositivo de deteção de pressão cujo princípio consiste em converter a força aplicada pela pressão de um fluido numa determinada superfície (deformação) num sinal elétrico.
As empresas industriais utilizam um transmissor de pressão para :
A pressão do fluido a ser medido é aplicada a um componente de medição interno através de um encaixe e, em seguida, a uma interface mecânica - uma membrana de medição feita de aço inoxidável, cerâmica ou outro material nobre. O elemento de medição eletrónico converte a pressão num sinal de saída bruto.
Existem diferentes tecnologias, métodos, técnicas e princípios de medição para os modelos de sensores de pressão, cada um adaptado a aplicações específicas nos domínios da automatização de processos e das instalações industriais.
A construção de um transmissor de pressão inclui vários elementos essenciais:
O sinal de um sensor de pressão pode ser analógico ou digital. O sinal analógico do sensor de pressão é normalmente uma saída de corrente de 4-20mA, uma saída de tensão de 0-10V ou uma saída de tensão de 1-5V. O sinal de saída é enviado para a unidade de controlo para atuar na unidade de controlo.
O sinal de saída analógico de 4-20mA é normalmente utilizado por estes dispositivos devido às várias vantagens que oferece.
Em primeiro lugar, o sensor de pressão de 4-20 mA é resistente à perda de sinal devido à linha de transmissão, o que garante uma medição exacta. Além disso, permite alargar a distância entre o sensor de pressão e o sistema em causa. Além disso, a ausência de corrente significa que as falhas na linha podem ser detectadas, facilitando a resolução de problemas. O transmissor de pressão 4-20mA de 2 ou 4 fios é também menos sensível às interferências electromagnéticas, o que garante a sua fiabilidade. Finalmente, pode ser utilizado num circuito de 4-20 mA para alimentar vários equipamentos, como o visor, o controlador e o registador.
A comunicação digital pode estar disponível com diferentes protocolos de comunicação - HART - Fieldbus - Profibus - Modbus. Estes protocolos de comunicação transmitem o valor medido e também permitem a configuração dos dispositivos de medição de pressão. Estes são conhecidos como transmissores electrónicos SMART. Alguns sensores electrónicos de pressão também oferecem interfaces IO Link, uma gama de precisões e gamas de medição específicas e aprovações internacionais.
O transmissor de pressão industrial deve ser escolhido de acordo com o fluido a medir, a gama de pressão e as condições de funcionamento da aplicação e do processo.
Para medir a pressão, é necessário fazer alguma pesquisa para responder às perguntas sobre como escolher o sensor de pressão correto e determinar :
O transmissor de pressão relativa mede a pressão relativa do processo em relação à pressão atmosférica. A pressão atmosférica é medida através de uma cavidade de referência no interior do transmissor. Esta pressão diminui à medida que a altitude aumenta.
O sensor de pressão diferencial utiliza duas câmaras separadas ligadas por uma membrana flexível. A pressão é medida em cada lado do diafragma. A pressão diferencial (dp) é a diferença de pressão entre estas duas pressões: uma pressão de referência no lado de baixa pressão (BP ou LP) e uma pressão no lado de alta pressão (HP). Este dispositivo de medição da pressão diferencial é utilizado para medir o caudal de fluidos em tubagens, monitorizar o entupimento de filtros ou calcular quedas de pressão.
O sensor de pressão absoluta compara a pressão relativa com o vácuo absoluto. A pressão absoluta é sempre positiva. A vantagem de utilizar este dispositivo é o facto de estar isento de variações da pressão atmosférica, graças a uma câmara de referência de vácuo, e assim conseguir uma maior precisão.
A pressão absoluta é expressa a partir da pressão relativa adicionando 1,013 bar, ou seja, p. absoluta (bar abs.) = p. relativa (bar) + 1,013.
Um transmissor de pressão com separador de membrana separa o fluido do processo que está a ser medido da célula de pressão. A membrana e as peças de contacto são feitas de um material resistente ao fluido a ser medido e são soldadas à base da célula de pressão.
A ligação entre a membrana separadora e a célula de pressão é efectuada através de um tubo capilar ou de uma manga de ligação. Este espaço deve ser desgaseificado sob vácuo, depois preenchido com um óleo de enchimento e selado. A pressão medida exerce uma força sobre a superfície exterior da membrana. À medida que a membrana se flecte para dentro, tenta comprimir o fluido de enchimento no interior do instrumento.
Este líquido de enchimento foi concebido para resistir à compressão, pelo que a força é canalizada diretamente para a célula de medição da pressão. Todo o funcionamento de um sensor de pressão de diafragma é baseado no princípio de Blaise Pascal.
O sensor de pressão de membrana é fabricado a partir de uma variedade de materiais, incluindo aço inoxidável, titânio, Inconel, Hastelloy, Monel, Tântalo, cerâmica e Níquel. Os materiais utilizados dependem do tipo de aplicação e da temperatura para a qual o sensor de pressão industrial foi concebido.
O sensor de pressão com separadores é utilizado para medir pressões de fluidos numa gama de temperaturas elevadas.
O transmissor de pressão multivariável combina medição de pressão diferencial, medição de pressão absoluta e medição de temperatura no mesmo sensor. Estes produtos são utilizados em particular para a medição do caudal mássico.
O sensor de nível hidrostático é um dispositivo de medição utilizado para determinar o nível de enchimento de um líquido em tanques ou cubas. O princípio de medição baseia-se na pressão hidrostática, que é o peso exercido por um líquido em função da altura da coluna de enchimento.
Este sensor de pressão submersível ou hidrostático pode ser imerso num líquido para medir o nível num tanque ou reservatório. O sensor de pressão submerso tem geralmente uma membrana de aço inoxidável.
O transmissores de pressão industriais exigir um calibração periódica para garantir metrologia industrial ao longo do seu ciclo de vida e evitar os factores que influenciam a precisão dos seus sensores.
O período de calibração é definido pelos fabricantes de sensores de pressão. O zero e a escala completa devem ser calibrados.
Na fábrica, para verificar a linearidade do sinal de saída, a exatidão é verificada em vários pontos da gama de pressão.
A calibração envolve a aplicação de uma pressão de referência definida à interface mecânica do sensor, a verificação do sinal de saída de 4-20 mA e, em seguida, a aplicação de uma compensação. O sensor pode ser calibrado utilizando um parafuso de ajuste externo ou uma interface de programação ou software de programação. Os modelos de transdutores de pressão com ecrã e botões de pressão podem ser calibrados localmente.
Para efetuar as várias manipulações, pode ser necessário ter uma válvula de isolamento ou um coletor montado no transmissor de pressão para o isolar do processo.
Para as suas calibrações anuais, pode recorrer a uma empresa especializada na calibração de sensores de pressão.
Aocalibrar regularmenteo sensor de pressão, pode assegurar a exatidão da medição da pressão para garantir resultados consistentes.
Os transdutores de pressão podem ser montados por meio de uma ligação mecânica ao dispositivo de medição ou à tubagem onde a pressão deve ser medida.
Devem ser tomadas precauções especiais de instalação, dependendo das condições de pressão e temperatura do processo.
O sinal de saída de 4-20 mA deste dispositivo pode ser ligado a um sistema de visualização (um ecrã digital industrialIsto pode ser feito ligando um manómetro, um registador, um controlador ou um supervisor a um PLC (sistema de automatização da medição da pressão), a fim de controlar um dispositivo de controlo e regular a pressão num processo. Verificar a diagrama de cablagem do sensor de pressão antes de ligar os cabos do instrumento de campo, para sua segurança.
Se necessitar de ajuda, recomendamos que recorra a uma empresa profissional para instalar e colocar em funcionamento o seu instrumento de medição.
Um transdutor de pressão de 4-20 mA pode ser testado aplicando uma pressão conhecida definida à interface mecânica do sensor de pressão e verificando o sinal de saída analógico medido. Se tiver um sensor de pressão com um ecrã, verifique o valor apresentado no indicador.
Se o seu instrumento estiver defeituoso, pode pedir a um especialista ou a um dos fabricantes de sensores industriais que o repare por si.
Se não for possível reparar, pode substituir a referência do sensor de pressão antigo por um modelo novo e mais moderno.
Os transmissores digitais inteligentes com protocolo HART podem ser configurados :
Compreensão porquê medir a pressão nas indústrias de processo é importante para garantir a segurança, otimizar o controlo dos processos, melhorar a eficiência energética e manter a qualidade dos produtos acabados.
O transmissor de pressão é utilizado em muitas aplicações no sector industrial.
Este sensor de pressão digital pode detetar pressões que vão desde alguns milibares até várias centenas de bares. É, por isso, essencial numa vasta gama de indústrias para a automatização de linhas de produção e maquinaria.
Podem ser medidas pressões relativas ou absolutas de ar comprimido, pressões de água, pressões de vapor e pressões de gás.
Por exemplo, as aplicações incluem a medição da pressão diferencial do fluxo de líquido, fluxo de gás ou fluxo de vapor num tubo, monitorização de filtros, medição do nível de um líquido num tanque com um transdutor de pressão de membrana de descarga, medição da densidade de um fluido.
Dependendo da sua indústria, é necessário escolher o instrumento de medição correto para a sua aplicação e as restrições do seu ambiente industrial.
A medição da pressão requer os serviços de profissionais do sector da instrumentação.
Para garantir a operação e os resultados esperados e evitar erros de medição da pressão nos seus processos, os especialistas da Fuji Electric, fabricante francês de sensores de pressão industrialGuiá-lo-emos através do processo e oferecer-lhe-emos sensores de pressão concebidos para a sua aplicação mais exigente. Beneficiará de vantagens do sensor de pressão sem os inconvenientes.
Os transdutores de pressão Fuji Electric são conhecidos pela sua alta tecnologia, precisão de medição da pressão, ampla gama de medição, estabilidade a longo prazo, qualidade de construção, fiabilidade, durabilidade, apoio técnico, política de devolução fácil e serviço de entrega rápida aos clientes.
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