De que forma a estabilidade de um transdutor de pressão pode afetar as medições ao longo do tempo?

A estabilidade a longo prazo de um sensor está normalmente associada à variação do desvio do ponto zero, causada pelo envelhecimento do componente e pelo relaxamento do diafragma metálico ao longo do tempo. Isso normalmente faz com que a leitura do zero aumente ou diminua com o tempo. Testes independentes demonstraram que esse valor é inferior a 0,25% sob a influência de ciclos de temperatura e pressão durante 1.500 horas.

Qual é a diferença entre pressão manométrica, pressão absoluta e pressão diferencial?

• A pressão manométrica é referenciada às condições da pressão barométrica. As variações na pressão barométrica não alteram o sinal de saída do sensor.
• Os sensores e transdutores de pressão absoluta são calibrados em relação ao vácuo total; o sinal de saída do sensor varia com as mudanças de altitude e com as variações da pressão barométrica.
• A pressão diferencial é a diferença de pressão entre dois pontos; ela é comumente utilizada em aplicações de filtragem.

O que é um transdutor de pressão composto?

Um transdutor de pressão composto é um sensor de pressão relativa ou selado, calibrado para simular uma faixa de pressão absoluta. Um transdutor de pressão com uma faixa de pressão de -14,7 a 30 PSIG pode ser denominado transdutor de pressão composto, transdutor 30V30 (referindo-se a -30" de mercúrio) ou sensor de vácuo a 30 PSIG. Para obter mais informações sobre a medição de pressão manométrica, leia o exemplo Cálculo do transdutor de pressão composto.

Qual é a diferença entre transdutores analógicos e digitais?
Na versão analógica do transdutor, o sinal digital proveniente do conversor A/D interno é ajustado de várias maneiras. Os fatores de calibração são aplicados para confirmar se o sensor atende às especificações de precisão. Em seguida, são utilizados fatores de correção de temperatura para ajustar o sinal e compensar a temperatura ambiente. Por fim, são adicionadas calibrações de ponto zero e amplitude que definem o sinal de saída na faixa desejada, conforme especificado pelo número de referência do transdutor. O resultado é então reconvertido em um sinal analógico por um conversor D/A interno, passa por um buffer de ganho unitário e é enviado ao pino de saída. O sinal de saída é continuamente variável, assim como a pressão aplicada ao sensor.

Na versão digital do transdutor, um núcleo de processamento de sinal digital manipula os dados, aplicando diversas compensações e correções. Esses dados digitais processados são então armazenados em registros para serem transmitidos ao sistema posteriormente. O protocolo de comunicação digital mais comum utilizado por sensores e transdutores é o InterIntegrated Circuit (IIC ou I2C). Essa técnica de comunicação foi concebida para que um transdutor não faça a leitura da pressão nem a transmita até que o controlador mestre do sistema envie uma solicitação desses dados. Como a necessidade de dados de pressão é intermitente, o sensor pode entrar em “modo de suspensão” (um modo de consumo de energia muito baixo) entre as solicitações de dados. Isso ajuda a economizar energia do sistema, uma característica importante tanto em aplicações alimentadas por bateria quanto em aplicações sem fio.

Leia este white paper "Transdutores analógicos e digitais — as vantagens de ambos" para saber mais sobre as semelhanças, as diferenças e como escolher o transdutor certo para a sua aplicação.

Qual é o material mais comum utilizado em transdutores de pressão?

Os transdutores de pressão são normalmente fabricados em aço inoxidável 316L ou 17-4 PH.  Ambos os materiais são relativamente baratos, fáceis de usinar em comparação com as ligas de níquel de alta resistência, oferecem boa resistência mecânica e boa elasticidade, o que permite o movimento de um diafragma. Diferenças nas propriedades dos materiais, relacionadas às aplicações industriais e em locais perigosos, orientam a escolha por um dos materiais. Embora existam variações desses materiais, a TE escolheu as formas mais básicas e comuns utilizadas atualmente no mercado de sensores para fins de comparação. A diferença no teor de ferro contribui para as propriedades magnéticas e de resistência à corrosão. O aço inoxidável 17-4 PH é magnético e menos resistente à corrosão do que o aço inoxidável 316L. O 316L padrão é ligeiramente magnético, mas versões não magnéticas também estão disponíveis.

Em comparaço aço inoxidável 17-4 PH e o 316L, qual deles apresenta maior resistência?

O aço 17-4 PH apresenta maior resistência mecânica do que o aço inoxidável 316L. Em diversos sistemas de pressão hidráulica, em que surtos de pressão e ciclos altos são comuns, o 17-4 é usado com maior frequência por ser um material de boa elasticidade. Os sensores de pressão e transdutores podem ser especificados com classificações de pressão de prova (tipicamente 2 vezes a pressão nominal) e de surto (tipicamente 5 vezes a pressão nominal), que são iguais entre os materiais. No entanto, há uma maior chance de que o 17-4 PH meça com precisão por um período mais longo quando pressões mais altas e transientes de pressão acima da nominal estiverem presentes.

Qual é a compatibilidade química entre o aço inoxidável 17-4 PH e o 316L?

O 17-4 PH é usado em vários líquidos e gases não corrosivos ou levemente corrosivos. Fluido hidráulico, fluido de freio, combustíveis e outros líquidos industriais padrão funcionam bem com o aço inoxidável 17-4 PH. Com um teor de níquel maior, o aço inoxidável 316L é adequado para esses fluidos e também para diversos líquidos e gases com propriedades mais corrosivas. Por exemplo, o gás natural com baixo teor de H₂S requer o uso de aço 316L para resistir à corrosão.

A água (excluindo a água salgada) é frequentemente considerada um líquido não corrosivo, embora o 316L seja preferível para a medição da pressão nesse caso. Os níveis variados de pH podem fazer com que o material 17-4 PH gere depósitos minerais e entupa as conexões do processo.

Gases como o hidrogênio exigem o material 316L. Os íons de hidrogênio são pequenos o suficiente para penetrar na estrutura granular do aço inoxidável 17-4 PH, corroendo o diafragma ao longo do tempo como resultado da fragilização do material.

Para aplicações que requerem uma pureza extremamente alta como equipamentos de processamento de semicondutores, o material 316L VAR (fusão de arco sob vácuo) é introduzido para reduzir impurezas não metálicas. Além disso, a superfície do material é submetida a um processo de acabamento denominado eletropolimento. Isso reduz ainda mais o contato das impurezas com o líquido ou gás, removendo imperfeições não metálicas, bem como uma pequena parte da superfície metálica. 

Quais são as diferenças entre as tecnologias de sensores de pressão?

A escolha da tecnologia é um fator importante. Certas tecnologias são limitadas ao material ao qual podem ser aplicadas.

• Os extensômetros aplicados ao diafragma devem ser compatíveis com as propriedades térmicas do material ao qual são aplicados.
• O aço inoxidável 17-4 PH tem um coeficiente médio de expansão térmica de 6,0 x 10-6 pol/pol/°F com tratamento térmico H900, enquanto o 316L varia de aproximadamente 9 a 11 x 10-6 pol/pol/°F. 
• A película fina está limitada ao 17-4 PH porque a temperatura do processo de pulverização catódica é muito elevada no diafragma. 

A diferença no material e na tecnologia do sensor pode desempenhar um papel fundamental na seleção do transdutor de pressão. É importante possuir as informações sobre o líquido ou gás que será medido e sobre a respectiva aplicação para ajudar a encontrar a melhor opção entre os materiais. Caso tanto o 17-4 como o 316L forem suficientes, ligas especiais podem ser oferecidas.