Como escolher um sensor de pressão diferencial

Os fabricantes de sistemas estão fornecendo os automóveis, aeronaves, turbinas a vapor e motores a gás mais eficientes de todos os tempos, bem como os componentes relacionados. Isso se deve em grande parte aos requisitos cada vez mais rigorosos de teste e medição dos fabricantes para esses produtos. Os sensores de pressão diferencial fazem parte de processos de aplicação que exigem alta confiabilidade, repetibilidade e alta precisão.

Os sensores de pressão diferencial são frequentemente usados em bancos de teste, túneis eólicos, sistemas de detecção de vazamentos e outras aplicações. Os engenheiros de todas as aplicações buscam melhorias nos sensores que são importantes para o setor em que trabalham.

O desempenho dos sensores de pressão diferencial de hoje foi melhorado para oferecer soluções para aplicações exigentes. Este artigo descreve seis características e considerações a serem tomadas em consideração ao escolher um sensor para a diferença de micropressão, uma aplicação de pressão crítica.

1. Efeito Direcional

Instalação incorreta, vibração e até mesmo manutenção do sistema podem levar a mudanças de orientação do sensor, o que é chamado de efeito direcional. Os efeitos direcionais têm sido um problema para outros tipos de tecnologia de sensores. Mesmo um sensor corretamente instalado pode ter um efeito de gravidade de borda, pois a rotação do sensor de 180 graus muda de gravidade positiva para negativa, causando uma mudança de força 2G. Neste caso, o sensor não pode distinguir a força que a gravidade aplica sobre ele da força aplicada através da porta de pressão. Assim, o sensor combina o efeito da gravidade com a pressão da porta e envia um sinal errado.

Para sensores preenchidos com óleo de silício ou outros meios de isolamento, o efeito direcional é mais evidente quando o sensor gira. O peso da membrana desses sensores e o peso do líquido de enchimento afetam o sensor. Da mesma forma, os sensores não conseguem medir a pressão real e enviam valores errados devido à mudança de orientação da faixa.

Felizmente, alguns sensores têm uma membrana capacitiva muito fina e sem líquido de enchimento, o que reduz o impacto da gravidade sobre eles. Portanto, estes sensores podem ser instalados em qualquer direção e com a certeza de que fornecerão medições altamente confiáveis, o que é especialmente útil para instalações valiosas em espaços secos, onde, para uma instalação óptima, o sensor deve ser instalado na mesma direção em que foi calibrado. Por exemplo, se a fábrica for calibrada na posição vertical da porta de pressão para baixo, recomenda-se a mesma maneira durante a instalação no local para minimizar o efeito direcional. Quando isso não for possível, o deslocamento mínimo de ponto zero pode ser compensado ajustando manualmente o deslocamento de ponto zero do sensor ou usando a tecla de calibração de segurança. Aplicações com sobrepressão externa ou grandes vazamentos. Se isso acontecer, o sensor continuará a funcionar normalmente.

2. Vibração

Da mesma forma, as vibrações de baixa frequência de motores ou ventiladores próximos podem afetar o posicionamento correto do sensor. Por exemplo, o líquido no sensor de carregamento de óleo pode pegar vibrações de baixa frequência e aplicar uma carga inercial à diafragma, o que pode ser confundido com uma mudança de pressão do processo.

Para evitar esse efeito de vibração, o usuário final precisa instalar o sensor em uma área silenciosa remota. Da mesma forma, se a porta de referência estiver conectada à atmosfera, ela precisará se conectar a uma área sem ruído vibratório e vento. No caso dos túneis eólicos, devido à instalação de um tubo de pito, ambas as portas de pressão podem ser conectadas a um sensor instalado remotamente através de uma mangueira ou uma semi-mangueira, evitando assim que o ruído de perturbação do ar ou vibrações mecânicas sejam transmitidas ao sensor.

Os engenheiros podem considerar o uso de sensores capacitivos projetados para minimizar problemas de direção e vibração, que usam uma diafragma de aço inoxidável esticada e sem líquido de enchimento. O impacto gravitacional é o peso da diafragma, que, embora não possa ser negligenciado, é muito pequeno e pode ser facilmente compensado no local.

3. Proteção contra sobrepressão

A proteção contra sobrepressão e a proteção contra pressão inversa tem sido a principal preocupação dos fabricantes de sistemas de detecção de vazamentos. Estes sistemas buscam baixas taxas de vazamento em aplicações de diferença de micropressão e alta pressão estática. Os fabricantes de testes de vazamento sempre querem medir taxas cada vez mais baixas de vazamento. Como a taxa de vazamento é diretamente proporcional à diferença de pressão, esses fabricantes esperam ser capazes de medir diferenças de pressão cada vez menores. Para alcançar esse objetivo, é necessário aumentar a pressão estática de teste para um nível ainda maior.

Infelizmente, em situações de micro diferença de pressão e pressão estática muito alta, o sensor que aparece inesperadamente pode precisar de recalibração e, mais provavelmente, tornar-se ineficaz. Se um grande vazamento ocorrer no sistema testado também pode levar a resultados posteriores.

A última geração de sensores deve resolver esses problemas. O sensor torna-se mais robusto. Elas suportam faixas de sobrepressão relativamente elevadas, tanto positivas (processo) quanto negativas (referência). É uma nova característica muito importante. Anteriormente, os sensores só tinham proteção contra sobretensão na direção. No entanto, um vazamento inverso pode causar sobrepressão inversa no sensor. Sensores adequadamente protegidos em ambas as direções são adequados para aplicações em que a sobrepressão acidental ou grandes vazamentos podem ocorrer. Se isso acontecer, o sensor continuará a funcionar normalmente.

O sensor suporta uma sobreposição inesperada de sua pressão nominal tolerável (por exemplo, 150 PSI) e, em seguida, retorna ao estado normal. Se exceder a pressão tolerada, a diafragma pode ser deformada, levando a uma deriva de ponto zero. Se a pressão em qualquer uma das portas exceder a pressão de ruptura (por exemplo, 300 PSI), a câmara do sensor pode ser danificada, resultando em uma falha na costura de solda, vazamento de vedação ou separação.

membrana ou casca quebrada.

O OME e os engenheiros de aplicações devem entender os limites de pressão tolerada e de pressão de ruptura dos sensores. Além disso, eles também devem ser conscientes de que seu próprio sistema pode ser ventilado acidentalmente ou que os componentes do dispositivo de teste não estão fechados, o que pode danificar o sensor. Portanto, eles devem usar sensores de aço inoxidável compactos, robustos e adequadamente protegidos em ambas as direções para suportar esses acidentes.

Efeito da pressão da tubulação

Além da sobrepressão, as mudanças na pressão das tubulações também devem ser consideradas, especialmente em aplicações de detecção de vazamentos com pressões estáticas elevadas. A pressão do tubo é a pressão absoluta aplicada à porta do sensor. No entanto, algumas mudanças na pressão estática do tubo podem levar a uma leve deformação de tensão na forma do sensor. Essas tensões, por sua vez, alteram a resposta de calibração do sensor, afetando o ponto zero e o alcance do sensor. A última geração de sensores é projetada para reduzir significativamente a tensão causada pela pressão estática nos componentes de sensor. Procure sensores com efeitos de baixa tensão nominais, como 2% FS/100PSIG.

Felizmente, os erros causados ​​pela pressão da tubulação podem ser recalibrados ou corrigidos por meio do dispositivo. Isso pode ser feito manualmente por meio de um potenciômetro ou com um modelo avançado com uma pequena tecla de calibração (equipada com um monitor digital montado no sensor) para ajustes simples e seguros, com funções de tecla de calibração que incluem ponto zero, redefinição do alcance e restauração das configurações de fábrica.

5. Tempo de resposta

O tempo de resposta é outro fator importante, especialmente para aplicações de controle de pressão e túneis eólicos. O tempo de resposta do sensor (o intervalo de tempo entre a resposta de um sensor a uma pressão aplicada e a geração de um sinal de saída) é determinado principalmente pela tecnologia e pelos componentes eletrônicos utilizados nos componentes de detecção do sensor. As membranas que usam tecnologia de detecção capacitiva geralmente respondem muito rapidamente. Eles detectam e medem a pressão ao detectar mudanças de tensão em ambas as extremidades do capacitor, uma placa polar do qual é uma membrana capaz de refletir pequenas mudanças de pressão aplicadas. As mudanças causadas no capacitor são detectadas pelo componente eletrônico do sensor, que é linearizado, compensado por calor e modulado para emitir um sinal proporcionalmente alto.

A necessidade de tempos de resposta rápidos depende da aplicação. Por exemplo, em aplicações de túneis de vento que medem mudanças dinâmicas na velocidade do fluxo de ar, a saída do sinal do sensor deve variar com a velocidade do vento, o que requer tempos de resposta rápidos. Para a maioria das aplicações de bancos de teste, detecção de vazamentos e túneis eólicos, o tempo de resposta de 10 a 80 mm é geralmente aceitável, e para aplicações de processamento e monitoramento convencionais, onde o tempo de resposta ao seco é menos importante, o tempo de resposta é geralmente de alguns segundos em vez de alguns milisegundos. Ao projetar um sistema, é importante entender as necessidades de tempo de resposta do sensor de pressão, nem sempre o mais rápido possível, e se o sensor responder rápido demais, às vezes o sensor rápido responde a um curto ruído do sistema não filtrado e indesejado ou flutuações de pressão turbulentas. Neste caso, o sinal de saída filtrado pode diminuir essas interferências indesejadas.

6. Outras considerações

Além disso, recomenda-se a escolha de sensores com estabilidade a longo prazo que possam manter as características de desempenho, especialmente a estabilidade de alcance, por um período relativamente longo. Normalmente, a estabilidade deve ser inferior a 0,15% FS/Yr. Essa classificação é dada na lista de especificações do sensor.

Você também pode verificar se o sensor está certificado CE e RoHS. Possuir a marca CE significa que os sensores cumprem os requisitos de segurança, saúde e proteção ambiental dos clientes da Aliança. A RoHS certifica o teor máximo permitido de seis substâncias perigosas nos sensores: chumbo, mercúrio, cádmio, cromo hexavalente, PBB e PBDE. Por fim, procure um fornecedor que ofereça uma variedade de configurações de sensores. Isso permitirá que os usuários finais trabalhem com um fabricante para obter sensores com precisão específica, resolução e alcance adequados para uma variedade de aplicações diferentes.

Os projetistas e fabricantes de sistemas de bancos de teste e sistemas de detecção de vazamentos, engenheiros de aplicações e vendas e distribuidores estão sempre procurando sensores com características e funcionalidades de topo para atender às suas necessidades desafiadoras e difíceis de alcançar. Eles podem estar seguros de que os sensores de pressão diferencial de hoje possuem alta precisão, alta capacidade de sobrepressão, baixos erros térmicos, estabilidade, alta pressão na tubulação e estrutura de aço inoxidável robusta. Essas características são melhoradas por fornecedores de sensores através de seus programas de pesquisa e desenvolvimento contínuos. A melhoria contínua dos sensores ajuda a garantir que os fabricantes de sistemas continuem a produzir produtos de alta qualidade*.