Como os sensores de pressão devem ser classificados por função de medição

— Uma análise sistemática das condições operacionais às características da carga

I. O papel dos sensores de pressão na medição industrial

Sensores de pressão (transdutores de pressão) estão entre os sensores mais utilizados e amplamente aplicados em sistemas de automação industrial. Sua função principal é converter os sinais de pressão de gases ou líquidos em sinais elétricos que podem ser usados ​​para aquisição, transmissão e controle de acordo com as leis físicas estabelecidas.

Em aplicações práticas de engenharia, diferentes condições de processo impõem requisitos muito diferentes na medição de pressão, como alta temperatura, alta pressão, à prova de explosão, à prova d'água, forte impacto ou ambientes sanitários e limpos. Portanto, selecionar um sensor com base apenas na faixa ou no tipo de saída está longe de ser suficiente. Classificar sensores de pressão por função de medição tornou-se uma abordagem mais instrutiva na prática de engenharia.

II. Tipos de sensores de pressão classificados por função de medição

1. Sensores de pressão de alta temperatura

Sensores de pressão de alta temperatura são usados ​​principalmente em ambientes operacionais onde a temperatura do meio medido é relativamente alta.

Faixa típica de temperatura média: -40 a 150°C
Limite superior de temperatura de sensores de pressão comuns: normalmente -40 a 85°C

Os produtos de alta temperatura reduzem efetivamente o impacto do desvio de temperatura na precisão da medição por meio de estruturas especiais de isolamento térmico, elementos de detecção resistentes a altas temperaturas e design de algoritmo de compensação. Eles são adequados para:

• Tubulações de vapor

• Sistemas de circuito de óleo de alta temperatura

• Equipamento de reação química

• Energia térmica e indústrias metalúrgicas

2. Sensores de pressão à prova de explosão

Sensores de pressão à prova de explosão são usados ​​em locais perigosos onde estão presentes gases ou poeira inflamáveis ​​ou explosivos.

Sua principal característica é a segurança intrínseca ou design à prova de chamas, permitindo aplicação segura em:

• Ambientes de gases explosivos da Zona 0

• Áreas perigosas Zona 1 e Zona 2

As aplicações comuns incluem:

• Instalações petroquímicas

• Sistemas de transmissão e distribuição de gás natural

• Armazenamento, transporte e estações de reabastecimento de petróleo e gás

• Indústrias químicas e energéticas do carvão

Embora atendam aos requisitos de precisão de medição, os sensores de pressão à prova de explosão dão maior ênfase à segurança elétrica e à confiabilidade do sistema.

3. Sensores de pressão à prova d'água

Sensores de pressão à prova d’água geralmente possuem uma classificação de proteção IP68, que é um dos mais altos padrões à prova d’água para sensores industriais.

Os principais recursos incluem:

• Estrutura totalmente selada

• Capacidade de imersão prolongada em líquidos

• Métodos de instalação flexíveis

Cenários típicos de aplicação:

• Medição de nível

• Monitoramento de dutos subterrâneos

• Projetos de conservação de água e concessionárias de água

• Sistemas de tratamento de águas residuais

Em ambientes úmidos, submersos ou externos, o desempenho à prova d'água determina diretamente a vida útil e a estabilidade do sensor.

4. Sensores de pressão resistentes a choques

Sensores de pressão resistentes a choques são projetados especificamente para condições operacionais com flutuações severas de pressão e impactos mecânicos frequentes.

As principais características incluem:

• Resistência a fortes vibrações

• Resistência a impactos frequentes de alta pressão

• Resistência à erosão de areia e partículas

• Alta resistência ao desgaste

Indústrias de aplicação comuns:

• Extração de óleo

• Máquinas de construção

• Engenharia de construção

• Equipamento de injeção e reboco de cimento

Nestes cenários, a resistência mecânica do sensor é muitas vezes mais importante do que a precisão final da medição.

5. Sensores de pressão sanitária

Sensores de pressão sanitária são usados ​​principalmente nas indústrias alimentícia, farmacêutica e médica.

Suas principais vantagens incluem:

• Uso de materiais de aço inoxidável 316L ou 316K

• Projeto estrutural sem ângulo morto

• Fácil limpeza e esterilização

• Conformidade com os requisitos de processo higiênico

As aplicações típicas incluem:

• Linhas de produção de processamento de alimentos

• Equipamento de processo farmacêutico

• Sistemas de gases medicinais

• Instalações de bioengenharia

Nessas indústrias, os sensores não são apenas componentes de medição, mas também elementos críticos de conformidade do processo.

6. Sensores de pressão de união de martelo

Os sensores de pressão tipo martelo são produtos especializados projetados para condições operacionais extremas.

As características estruturais incluem:

• Diafragmas de medição de alta resistência

• Estruturas especiais de transmissão de força mecânica

• Processos de encapsulamento compactos e robustos

Eles oferecem as seguintes vantagens de desempenho:

• Resistência à vibração

• Resistência a impactos de alta frequência e alta pressão

• Resistência à erosão de areia e cascalho

• Adaptabilidade a vários ambientes agressivos

Campos de aplicação típicos:

• Rejuntamento de cimento

• Fraturamento hidráulico

• Reforço de poço

• Engenharia geotécnica

III. Análise das características de carga do sensor de pressão

Quais são as características de carga

Em um estado ideal, um sensor de pressão deveria apenas “sentir” a pressão medida sem afetar o sistema. Contudo, em medições reais, a integração de um sensor irá:

• Absorva energia do sistema medido

• Introduzir interferência elétrica ou mecânica

Como resultado, a pressão medida desvia-se do valor real. Este fenômeno é conhecido como características de carga ou efeito de carga.

As características de carga não são erros de instalação, mas propriedades inerentes aos sensores, e seu impacto só pode ser minimizado através de projeto e seleção adequados.

Características de carga de saída atual

A saída de corrente é a forma mais comum em aplicações industriais, sendo 4–20mA o representante típico.

Suas vantagens incluem:

• Forte capacidade anti-interferência

• Adequação para transmissão de longa distância

• Influência de carga relativamente controlável

A relação de carga comum é:

Carga atual do sensor de pressão ≤ {(Us − 7,5) ÷ 0,02} Ω

Onde:
Nós é a tensão de alimentação.

Características de carga de saída de tensão

As formas de saída de tensão comuns incluem 0–5V e 0–10V.

Características:

• Fiação simples

• Menor custo

• Maior sensibilidade à impedância de carga

Requisito geral:

Carga de tensão do sensor de pressão ≥ 100 kΩ

Se a impedância de carga for insuficiente, poderão ocorrer erros de medição ou até mesmo distorção do sinal.

4. Considerações Abrangentes na Seleção de Engenharia

Em aplicações práticas, a seleção do sensor de pressão não deve se concentrar em um único parâmetro, mas deve considerar de forma abrangente:

• Função de medição e ambiente operacional

• Fatores de temperatura, umidade, vibração e corrosão

• Tipo de sinal de saída e condições de carga

• Integração do sistema e conveniência de manutenção

Somente através de uma análise combinada da classificação funcional e das características de carga é que a medição de pressão estável, confiável e de longo prazo pode ser alcançada.

Conclusão

Os sensores de pressão podem ser classificados por função de medição em tipos de alta temperatura, à prova de explosão, à prova d'água, resistentes a choques, sanitários e de união de martelo. Cada tipo é estruturalmente e com desempenho otimizado para condições operacionais específicas. Ao mesmo tempo, as características de carga, como um importante atributo técnico dos sensores de pressão, afetam diretamente a precisão da medição e a estabilidade do sistema.

No contexto de atualizações contínuas de automação industrial, uma compreensão científica da classificação funcional do sensor de pressão e das características de carga é a base para alcançar medições precisas e controle confiável. A Nexisense sempre tem como orientação as aplicações de engenharia, fornecendo soluções de medição de pressão mais adaptáveis ​​para diversos setores.