Sensor de pressão analógico ou transmissor de pressão de processo inteligente ? Fuji Electric

Instrumentations solutions and gas analysis

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O sensor de pressão analógico compacto do tipo stick e o transmissor de pressão de processo HART inteligente são todos utilizados para a medição de pressão.

Embora o objetivo da utilização destes dispositivos seja quase idêntico, as suas especificações técnicas variam muito entre os diferentes tipos, o que se reflecte em muitos aspectos, como a precisão ou a resolução da medição.

Quando estes pormenores estiverem claramente definidos, saberá qual o instrumento mais adequado às suas necessidades.

Este artigo examina cada um destes tipos em pormenor, juntamente com as suas vantagens e limitações, para o ajudar a fazer a escolha certa.

Transdutores de pressão analógicos de baixo custo

Um sensor de pressão compacto utiliza várias tecnologias, incluindo sensores piezoresistivos, sensores de pressão de cerâmica de película espessa e sensores de pressão de metal de película fina.
Estes sensores convertem uma medição de pressão física num sinal eletrónico analógico.

Quais são as vantagens do sensor de pressão analógico compacto?

O sensor de pressão compacto oferece uma série de vantagens:

Mais barato para comprar

Em primeiro lugar, o sensor de pressão compacto é geralmente menos dispendioso do que o transdutor de pressão.

Mais pequeno, mais leve, mais compacto

Em segundo lugar, o transdutor de pressão compacto é mais pequeno e mais leve do que o transmissor de pressão, facilitando a sua instalação em espaços confinados, como máquinas. São normalmente utilizados na indústria aeroespacial, automóvel, equipamento industrial e aplicações médicas.

Quais são as desvantagens do sensor de pressão analógico compacto do tipo stick?

No entanto, a utilização de um sensor de pressão compacto tem uma série de desvantagens.

Gama de pressão fixa

O sensor de pressão compacto tem um intervalo fixo em comparação com o sensor de pressão HART inteligente. O intervalo de pressão não pode ser ajustado pelo utilizador.

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Um sinal de saída com ruído e precisão reduzida

O sinal do transdutor de pressão é sempre mais ruidoso do que o sinal do transmissor de pressão.
O sensor de pressão compacto não oferece linearização ou compensação de temperatura.
O sensor de pressão compacto é menos preciso do que o transmissor de pressão HART inteligente.
Sem compensação de temperatura, o ponto zero do sensor de pressão compacto desloca-se à medida que as temperaturas ambiente e do processo mudam.
Além disso, os sensores de pressão compactos são mais sensíveis às condições ambientais e podem ser mais propensos a falhas do que os transmissores de pressão HART inteligentes.

Todos os transmissores sofrem desvios ao longo do tempo. Para obter uma boa exatidão, os sensores têm de ser calibrados regularmente.
Os sensores de pressão compactos menos dispendiosos, devido ao seu design, em comparação com os transmissores de pressão topo de gama, são sugeridos como tendo maior desvio.
Os sensores de pressão compactos requerem uma calibração e manutenção mais regulares.

Transmissor de pressão inteligente

Os transmissores de pressão de processo são uma classe melhorada de transdutores de pressão compactos do tipo haste que linearizam, amplificam e compensam as medições de pressão antes de apresentarem a leitura.

Os sensores inteligentes de pressão industrial são capazes de monitorizar a pressão e controlar aplicações, tornando-os parte integrante dos sistemas de fornecimento de fluidos.

O sinal de saída do transmissor apresenta-se geralmente sob a forma de uma corrente (4 a 20 mA) e/ou de um protocolo de comunicação digital (HART, Modbus, Fieldbus, etc.).

Quais são as vantagens do transmissor de pressão HART?

Existem muitas vantagens em utilizar um transdutor de pressão de processo inteligente em vez de um transdutor de pressão compacto:

Precisão linear

Graças à linearização da medição da pressão, o transmissor de pressão industrial é mais preciso e fiável do que o sensor de pressão compacto.
A precisão dos transmissores de pressão é de 0,065% ou superior da gama de medição definida.

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Compensação de temperatura, estabilidade e repetibilidade

Os transmissores de pressão são compensados pelas variações da temperatura ambiente e do processo.
Isto torna-os independentes das condições ambientais externas.
Os transmissores de pressão inteligentes podem ser calibrados com ferramentas que utilizam o protocolo HART para compensar o desvio ao longo do tempo e garantir a estabilidade a longo prazo.

Calibração a pedido

A gama de transmissores de processo pode ser calibrada a pedido para a gama exacta necessária para a aplicação.
Podem ser regulados para uma gama de pressão mais ampla.
Têm um rácio de redução da gama de pressão que permite que a sua regulação atual seja alterada numa gama ampla.

Construção e materiais robustos

Os transmissores de pressão de processo HART têm uma vida útil mais longa e são mais duráveis do que os transdutores de pressão.
Está disponível uma vasta escolha de materiais e ligações de processo.
São construídos de forma robusta com um design que inclui material de aço de alta qualidade, soldaduras TIG, parafusos e porcas de alta qualidade, vedantes e juntas de alta qualidade.
São resistentes à vibração e têm uma elevada proteção contra poeiras e humidade.

Podem ser utilizados em aplicações de alta temperatura com separadores de membrana.

Quais são as desvantagens do transmissor de pressão de processo inteligente?

Existem várias desvantagens na utilização de um transmissor de pressão em vez de um sensor de pressão económico do tipo haste.

Os transmissores de pressão são mais caros do que os sensores de pressão do tipo haste, pelo que existe um compromisso entre o custo e o desempenho.

O seu tamanho e peso são superiores aos dos sensores de pressão compactos.
Não podem, portanto, ser instalados em aplicações onde estes parâmetros são essenciais.

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Como é que escolho entre um sensor de pressão compacto e um transmissor de pressão de processo?

Um sensor de pressão pode ser utilizado para muitas aplicações diferentes no fabrico e na indústria. Qual deve escolher para a sua aplicação?

É necessário ter em conta uma série de factores ao decidir sobre o tipo de sensor mais adequado ao seu projeto: gama de pressão, precisão, desempenho, sinal de saída, temperatura do processo, natureza do fluido e gama de preços.

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1. Qual o intervalo de pressão que precisa de medir?

O sensor de pressão compacto em formato de bastão oferece uma gama de pressão fixa.
Além disso, a gama do transmissor de pressão inteligente pode ser adaptada à aplicação para uma correspondência perfeita.

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2. De que precisão e estabilidade necessita?

A precisão do transmissor de pressão HART é de 0,065% ou melhor da gama de medição definida, enquanto a precisão do sensor de pressão de baixo custo é de 0,25% da gama completa.
O desempenho térmico e a estabilidade a longo prazo do sensor de pressão de processo são 50 vezes melhores do que os de um sensor de pressão compacto.

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3. De que tipo de saída analógica necessita?

O sinal de saída analógico do transmissor de pressão é de 4-20mA com protocolo HART, enquanto o sinal de saída analógico do sensor de pressão compacto é de 4-20mA ou 0-10V sem protocolo HART.

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4. Qual é a temperatura máxima do processo?

A temperatura do sensor de pressão de baixo custo está limitada a 100°C, enquanto que os transmissores de pressão de processo podem suportar temperaturas até 450°C, graças à vedação da membrana.

5. Precisa do protocolo Hart para definir e obter informações adicionais sobre o processo?

O protocolo Hart é utilizado para definir os parâmetros dos transmissores de pressão e também pode ser utilizado para auto-diagnóstico para monitorizar o estado dos transmissores ao longo da sua vida útil. Este protocolo de comunicação não está disponível nos sensores de pressão compactos.

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6. O fluido é corrosivo ou quimicamente agressivo?

Os transmissores de pressão HART estão disponíveis numa vasta gama de materiais e construções, o que os torna mais versáteis e robustos do que os sensores de pressão.

7. Qual é o intervalo de preços?

Os transmissores de pressão de processo têm preços na ordem dos 400 a 600 euros, enquanto o sensor de pressão compacto de baixo custo custa cerca de 100 a 150 euros.

Um sensor de pressão para cada aplicação

Este artigo explica a principal diferença entre um sensor de pressão compacto do tipo stick e um transmissor de pressão de processo HART inteligente.
Foi escrito para dissipar quaisquer ideias erradas sobre as diferenças entre os diferentes tipos de sensores e para o ajudar a escolher o mais adequado para a sua aplicação.

Os sensores de pressão compactos são menos dispendiosos do que os transmissores de pressão de processo, mas também oferecem menos funções e menor precisão.

Podem ser escolhidos quando não se necessita de uma precisão elevada e quando não se é rigoroso quanto ao desempenho e ao desvio da medição.

São económicos e satisfatórios para aplicações com gamas de pressão padrão e ligações de processo.

Os sensores de pressão de baixo custo são geralmente utilizados em aplicações de gama baixa em que o custo é um fator importante.

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Devido à sua estabilidade e robustez a longo prazo, o transmissor de pressão oferece custos de manutenção mais baixos e maior disponibilidade de equipamento do que o transmissor de pressão, tornando-o mais barato e seguro a longo prazo.

Os transmissores de pressão oferecem maior funcionalidade e precisão.

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Ao comparar o preço de um sensor de pressão com o de um transmissor de pressão de processo inteligente, é essencial ter em conta o custo total de propriedade. (TCO)

São a melhor escolha para aplicações mais exigentes, como nas indústrias de petróleo e gás, pasta e papel, química, hidrogénio, energia, metal e cimento.

Critérios	Sensor de pressão analógico	Transmissor de pressão de processo inteligente
Características	Sinal analógico simples (4-20 mA), medição direta da pressão sem processamento do sinal	Sinal analógico simples (4-20 mA) e comunicação digital (HART, Profibus), Funções de diagnóstico avançadas, Configuração e ajuste remotos, Fácil integração com sistemas de gestão e automação industrial
Custos	Menos do que a compra,	Mais do que o preço de compra,
Casos de utilização optimizados	Ideal para aplicações não críticas, adequado quando não são necessárias caraterísticas avançadas	Perfeito para ambientes industriais complexos, necessários quando a precisão, o controlo e o diagnóstico em tempo real são críticos
Temperatura de funcionamento	Gama de temperaturas padrão	Capaz de funcionar em gamas de temperatura mais elevadas, até 450°C
Estabilidade e precisão	Sem funções para compensar as variações. Sensível às variações de pressão e temperatura	Precisão e estabilidade superiores graças a algoritmos avançados de compensação e correção
Instalação e colocação em funcionamento	Instalação simples. Sem opções de configuração.	Instalação flexível graças às possibilidades de configuração e de regulação através de uma bolsa HART ou de um software.

Guia de seleção: Sensor de pressão analógico ou sensor de pressão de processo inteligente

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