Como você escolhe o transmissor de pressão certo para sua aplicação?

Um medição da pressão é o espinha dousal silenciosa de inúmeros processos industriais. Desde garantir a segurança de uma refinaria petroquímica até controlar a vazão em um sistema de água municipal, a precisão de um único dispositivo pode ditar a eficiência, a qualidade do produto e padrões críticos de segurança. Esse dispositivo é o transmissor de pressão .

Embora muitas vezes esquecido, escolher o transmissor de pressão certo é uma decisão crítica de engenharia. O mercado está saturado de opções – de manômetro a diferencial, de 4 a 20 mA a HART e uma variedade estonteante de materiais e certificações. Especificações incompatíveis podem levar a leituras imprecisas, falhas prematuras, tempo de inatividade dispendioso e até mesmo incidentes de segurança catastróficos.

O objetivo deste guia é simplificar esse complexo processo de seleção. Iremos orientá-lo nos princípios básicos, nos fatores críticos a serem considerados e nas principais especificações que você precisa para corresponder à sua aplicação específica, garantindo que você sempre selecione o instrumento ideal.

Compreendendo os princípios básicos do transmissor de pressão

O que é um transmissor de pressão?

A transmissor de pressão é um instrumento projetado para medir a força exercida por um fluido (líquido ou gás) e converter essa pressão mecânica em uma pressão padronizada e quantificável. sinal elétrico . Este sinal é então transmitido para um sistema de controle (como um PLC ou DCS) para monitoramento, controle e registro de dados.

Basicamente, um transmissor normalmente usa um sensor de pressão (geralmente um diafragma ou uma película fina) que se deforma sob a pressão aplicada. Essa deformação é medida por um elemento sensor (como um extensômetro), que gera uma pequena mudança de tensão. O circuito do transmissor então amplifica, condiciona e dimensiona essa tensão em uma saída industrial padrão, como um sinal de corrente de 4 a 20 mA.

Fatores a serem considerados ao escolher um transmissor de pressão

Selecionar o transmissor certo é um processo sistemático de combinar as capacidades do instrumento com as demeas da aplicação, do ambiente e do sistema de controle. Isto requer uma análise minuciosa em seis áreas principais.

1. Requisitos de aplicação

O primeiro passo é sempre entender o que você está medindo e onde você está medindo isso.

• Qual é o meio que está sendo medido?
  • É um líquido, gás, vapor ou lama ? Isto determina a conexão necessária ao processo e, principalmente, os materiais molhados.
  • É o meio corrosivo (por exemplo, ácidos fortes, água salgada)? Meios altamente corrosivos requerem materiais especializados como Hastelloy ou Monel, e não apenas aço inoxidável padrão.
  • É isso viscoso ou com probabilidade de entupir ? Nesse caso, podem ser necessários diafragmas de montagem embutida ou vedações químicas para evitar o bloqueio do sensor.
• Qual é a faixa de pressão necessária?
  • Especifique o Pressão Mínima de Operação (MOP) e Pressão Máxima de Operação (MOP) . A amplitude calibrada do transmissor deve abranger esta faixa, idealmente com a pressão operacional normal caindo entre $30%$ e $70%$ da amplitude para uma precisão ideal.
  • Qual é o Sobrepressão Máxima/Pressão de Prova ? Esta é a pressão que o transmissor pode suportar sem alteração permanente em sua especificação de desempenho.
• Qual é a faixa de temperatura operacional?
  • Temperatura do Processo: A temperatura do meio medido. As altas temperaturas muitas vezes exigem um sifão trançado (para vapor) ou um montagem de vedação química para isolar a eletrônica do sensor do calor.
  • Temperatura ambiente: A temperatura do ambiente circundante, que afeta os componentes eletrônicos e a estabilidade térmica do transmissor.

2. Especificações de desempenho

Estas especificações definem a qualidade e a confiabilidade da medição.

• Precisão: Quão precisa a medição precisa ser?
  • Para monitoramento básico, $\pm 0,5%$ de amplitude pode ser aceitável.
  • Para malhas de controle críticas ou transferência de custódia, são necessários transmissores de alta precisão ($\pm 0,05%$ ou melhor).
  • Nota: Sempre esclareça se a precisão inclui ou exclui efeitos de temperatura e estabilidade a longo prazo.
• Estabilidade: Quão bem o transmissor mantém seu ponto zero e amplitude durante um longo período (por exemplo, 1 a 5 anos). A alta estabilidade minimiza a necessidade de operações frequentes e dispendiosas recalibração .
• Tempo de resposta: Para aplicações que envolvem mudanças rápidas de pressão (por exemplo, controle de surto, válvulas de ação rápida), um tempo de resposta rápido (geralmente medido em milissegundos) é essencial para garantir que o sistema de controle reaja imediatamente.

3. Condições Ambientais

A localização da instalação determina a robustez e proteção necessárias.

• Temperatura e umidade: Os extremos exigem transmissores com compensação de temperatura integrada e materiais de carcaça robustos.
• Vibração e choque: Em ambientes com máquinas pesadas ou fluxo pulsante, escolha transmissores classificados para alta vibração para manter a estabilidade da leitura e evitar danos mecânicos.
• Classificação de proteção de ingresso (IP): Esta norma define a eficácia da vedação contra a entrada de corpos estranhos (poeira, sujeira, etc.) e umidade.
  • IP65: À prova de poeira e protegido contra jatos de água.
  • IP67: À prova de poeira e protegido contra imersão temporária (comum em áreas de lavagem).
  • IP68: À prova de poeira e protegido contra imersão contínua (adequado para aplicações submersas).

4. Sinal de saída e comunicação

O tipo de sinal selecionado deve integrar-se perfeitamente à sua infraestrutura existente.

• 4-20 mA (corrente analógica):
  • O padrão industrial mais comum (alimentado por loop de dois fios).
  • Excelente imunidade a ruídos e ideal para longas distâncias de transmissão .
  • Vantagem: O ‘zero vivo’ de 4 mA permite a detecção de fio quebrado (0 mA indica uma falha).
• Tensão (0-5V, 0-10V):
  • Adequado para distâncias curtas e aplicações de laboratório ou OEM.
  • Menos imune a ruídos do que sinais de corrente em longos períodos.
• Protocolo HART (transdutor remoto endereçável em rodovia):
  • Sobrepõe um sinal digital no sinal analógico 4-20 mA.
  • Permite configuração remota, diagnóstico e calibração sem interromper o sinal de controle analógico.
• Fieldbus (por exemplo, Profibus PA, FOUNDATION Fieldbus, Modbus):
  • Totalmente comunicação digital para sistemas de controle complexos em rede.
  • Permite medições multivariáveis ​​e diagnósticos avançados a partir de um único instrumento.

5. Compatibilidade de materiais

Esta é uma preocupação de segurança e longevidade. O partes molhadas (diafragma e conexão do processo) não devem corroer ou reagir com o meio do processo.

6. Instalação, certificações e segurança

• Considerações de instalação:
  • Tipo de conexão de processo: Roscado (NPT, BSP), Flangeado (ANSI, DIN) ou Sanitário (Tri-Clamp). Deve corresponder à tubulação existente.
  • Restrições de espaço: Projetos compactos são necessários para instalações apertadas.
• Certificações de segurança/áreas perigosas: Para instalação em áreas onde possam estar presentes gases inflamáveis ou poeira, o transmissor deve possuir a certificação apropriada:
  • ATEX (Europa) or IECEx (Internacional): Para conformidade global em atmosferas explosivas.
  • UL/CSA (América do Norte): Para segurança intrínseca ou classificações à prova de explosão.

Dicas para instalação e manutenção

Mesmo o transmissor de pressão fabricado com mais precisão irá falhar prematuramente ou fornecer leituras imprecisas se for instalado incorretamente ou negligenciado. Aderir a essas práticas recomendadas maximiza a vida útil e a confiabilidade de seus instrumentos.

Técnicas de instalação adequadas

1. Isolar dos extremos: Evite instalar o transmissor diretamente em tubulações sujeitas a altas vibrações ou calor excessivo. Use tubulação flexível ou montagem remota (via tubo capilar ou selo químico), se necessário.
2. Garanta a orientação adequada: Consulte o manual do fabricante. Para aplicações líquidas, o instrumento deve frequentemente ser instalado abaixo da torneira de pressão para evitar a formação de bolsas de ar na linha de impulso. Para aplicações de gás, deve ficar acima da torneira para permitir a drenagem do condensado.
3. Use sifões para Steam: Utilize sempre um sifão trançado ou sifão de bobina ao medir a pressão do vapor. Isso cria uma barreira contra água (condensado) que protege o delicado diafragma do sensor e os componentes eletrônicos das altas temperaturas do vapor vivo.
4. Vede bem, mas não aperte demais: Use um selante apropriado (por exemplo, fita PTFE ou selante para roscas de tubos) nas conexões roscadas. Apertar demais pode deformar o diafragma ou danificar o sensor, alterando permanentemente o ponto zero.
5. O aterramento é essencial: Certifique-se de que o transmissor e a blindagem do cabo estejam corretamente aterrados de acordo com as instruções do fabricante e os padrões elétricos para minimizar a interferência eletromagnética (EMI) e o ruído no sinal de saída.

Calibração e manutenção regulares

• Calibração de rotina: Os transmissores de pressão oscilam ao longo do tempo devido a ciclos de temperatura, estresse e choque. Estabeleça um cronograma de calibração de rotina (geralmente anual ou semestralmente, dependendo da criticidade). A calibração envolve a comparação da leitura do transmissor com um padrão de referência certificado.
• Verificações de zero e intervalo: Execute um regular verificação zero (verificando a leitura quando a pressão é liberada para a atmosfera) e verificação de extensão (verificando a leitura em toda a faixa) usando o comunicador HART ou o display local.
• Manutenção da linha de impulso: Para instalações de pressão diferencial, as linhas de impulso podem entupir com material do processo (lodo, incrustações, gelo). Lave periodicamente essas linhas para garantir que a pressão seja transmitida com precisão ao sensor.

Solução de problemas comuns

Escolher o transmissor de pressão certo é um investimento na precisão, segurança e eficiência de todo o seu processo. É uma decisão que vai além de simplesmente corresponder a uma classificação de pressão; requer uma revisão holística de requisitos de aplicação, estressores ambientais e compatibilidade de comunicação.

Principais conclusões para seleção:

1. Defina o tipo: Determine se você precisa Medidor, Absoluto ou Diferencial medição.
2. Verifique a compatibilidade: Certifique-se de que materiais molhados pode suportar o meio do processo (por exemplo, 316L SS, Hastelloy).
3. Desempenho da partida: Selecione o Precisão and Tempo de resposta necessário para sua malha de controle específica.
4. Confirme a comunicação: Verifique o Sinal de saída (4-20 mA, HART, Fieldbus) é compatível com seu DCS/PLC.