Transmissor de pressão de silício difuso

Um transmissor de pressão converte a pressão de uma linha em um sinal que um sistema de controle consegue ler. O instrumento desta página usa um elemento sensor de silício difuso dentro de um corpo de aço inoxidável 304, de modo que a pressão age diretamente sobre o elemento e a saída vem do elemento, e não do movimento de um mecanismo.

A série cobre de -100 kPa a 100 MPa e abrange as referências manométrica, absoluta e manométrica selada. Dezessete faixas são mantidas como itens de estoque, de 0-5 kPa a 0-2,5 MPa, todas com saída de dois fios 4-20 mA, alimentação de 24 V DC, conexão de processo M20×1,5 e cabo de 1 m. A série mais ampla vai de 0-1 kPa até 0-60 MPa e inclui faixas compostas que cruzam o zero para o vácuo.

A saída é 4-20 mA como padrão, com 0-5 V, 0-10 V e RS-485 disponíveis sob encomenda. A vedação é IP65, a exatidão declarada nas faixas de estoque é de 0,2 %FS, com estabilidade de ±0,1 %FS por ano, e a temperatura do meio vai de -20 a +80 °C como padrão ou até +150 °C na construção para alta temperatura.

Como um transmissor de pressão de silício difuso funciona

O elemento sensor é um diafragma de silício com uma rede de resistores difundidos na sua superfície. A pressão aplicada a um dos lados do diafragma o desvia, os resistores mudam de valor com a deformação, e uma ponte converte essa mudança em tensão. O elemento é um dispositivo de estado sólido, sem alavanca, sem pivô e sem articulação, e é por isso que um transmissor desse tipo mantém a calibração melhor do que um manômetro mecânico sob vibração e pode ser feito pequeno o bastante para caber em uma tomada da máquina.

Em boa parte das construções industriais o diafragma fica separado do processo por um diafragma de isolamento fino e um fluido de preenchimento, de modo que o meio toca o aço inoxidável 304, e não o silício. É essa opção que permite usar o mesmo elemento em água, óleo e gás. Ela também define o limite: um meio que ataca o aço inoxidável 304 ataca o diafragma de isolamento como atacaria qualquer outra parte das partes molhadas.

O estágio de saída converte então a tensão da ponte no sinal padrão. Em um arranjo de dois fios 4-20 mA o transmissor retira a própria alimentação do mesmo laço que modula, de modo que a corrente que circula no laço é a medição, e o instrumento receptor a lê diretamente. É por isso que um laço de dois fios não é afetado por uma pequena queda de tensão ao longo do cabo, e é por isso que os mesmos dois condutores atendem às duas finalidades.

Como escolher o transmissor certo

Escolha primeiro a faixa de medição, e escolha a partir da pressão de trabalho normal, e não de um valor de pico. A exatidão declarada se aplica à escala total da faixa escolhida, de modo que uma faixa várias vezes maior do que a pressão de trabalho torna cada leitura menos exata do que seria preciso. O valor de 1,5 vezes a pressão nominal cobre picos de curta duração, e não um excesso mantido.

Defina depois a referência de pressão. Um transmissor manométrico lê em relação à atmosfera e é a escolha usual para a descarga de uma bomba ou uma linha de ar comprimido. Um transmissor absoluto lê em relação ao vácuo e é usado quando as variações da pressão barométrica importam. Um transmissor de pressão manométrica selada lê em relação a uma referência selada e atende o caso em que uma referência ventilada seria invadida pelo meio.

Ajuste em seguida a saída e a conexão. A corrente de dois fios 4-20 mA é o padrão e a ligação mais simples. Uma saída de tensão atende um percurso curto até um controlador que aceita entrada de tensão, e o RS-485 atende um transmissor lido digitalmente junto com outros. A conexão de processo em geral já está definida pela tomada da máquina, e as opções aqui vão de M8×1 a flanges DN100, com roscas personalizadas disponíveis.

Confirme por último o meio e a temperatura. Água, óleo e gases comuns atendem a construção padrão. Um meio acima de 80 °C exige a versão para alta temperatura, e um meio que ataca o aço inoxidável 304 exige outro material nas partes molhadas, o que é caso a levantar, e não a assumir.

Limitações e pontos a confirmar

Um transmissor mede a pressão em um ponto. Ele não mede vazão sozinho, e uma leitura de pressão usada para inferir vazão depende da geometria entre o ponto de tomada e o ponto de referência, de modo que o mesmo instrumento dá resultados diferentes em instalações diferentes. Quando um valor de vazão precisa ser calculado a partir de uma pressão diferencial, esse é outro arranjo de medição.

O corpo de aço inoxidável 304 não atende a todos os meios. Água com cloretos, alguns ácidos e alguns produtos químicos de processo o atacam, e o sinal usual é corrosão por picadas no diafragma de isolamento, e não no corpo. A compatibilidade é uma questão a resolver antes do pedido para qualquer meio fora de água, óleo e gás comum.

Dois valores do material fornecido precisam de confirmação e estão publicados como abertos. A exatidão aparece como 0,2 % e como 0,5 %, com todos os itens de estoque marcados em 0,2 %FS e o valor de 0,5 % descrito como opção da série. E a norma de referência por trás do valor de exatidão não é nomeada, de modo que, se uma norma específica precisa ser citada, isso é caso a levantar, e não a ler desta página.

Vários outros valores que uma especificação costuma pedir estão ausentes do material e aparecem aqui como informação necessária: a faixa de temperatura de trabalho da eletrônica, distinta da faixa do meio, a documentação de calibração e a lista de certificações. As funções dos pinos também diferem entre as formas de saída, então a fiação é tomada da forma encomendada, e não de um único diagrama.