Transmisor de presión absoluta o manométrica: ¿cuál necesita realmente?

Alguien de un equipo de compras recibe una hoja de datos de un ingeniero y ve "absolutatransmisor de presión" en una línea y "transmisor de presión manométrica" ​​en otra, y tiene que descubrir rápidamente cuál pedir. Ambos se ven iguales en una foto de catálogo. Ambos emiten 4-20 mA en la mayoría de los casos. La parte que realmente importa está enterrada dentro del sensor: lo que cada uno usa como punto cero.

Mezcle eso en una orden de compra y el transmisor seguirá funcionando. Simplemente informa un número que está desviado en aproximadamente una atmósfera y, dependiendo del proceso, eso es irrelevante o un problema grave.

Qué significa en la práctica la "presión de referencia"

Un sensor de presión no mide la presión de forma aislada. Mide la diferencia entre la presión del proceso en un lado de un diafragma y cualquier presión de referencia que se encuentre en el otro lado. Esa referencia es la que define el tipo de sensor.

La instrumentación industrial se clasifica generalmente en tres referencias:

• Presión manométrica, medida contra la presión atmosférica local.
• Presión absoluta, medida contra un vacío sellado
• Presión diferencial, medida entre dos puntos de proceso en lugar de contra una referencia fija

El diferencial es su propio tema. La confusión casi siempre aparece entre los dos primeros.

Transmisores de presión manométrica

Un transmisor de calibre tiene un pequeño respiradero, generalmente encaminado a través del cable, que expone el lado de referencia del diafragma al aire libre. Cuando el transmisor se sienta en un banco sin nada conectado, lee cero, porque está comparando atmósfera con atmósfera. A medida que cambia el clima o la presión barométrica, ese punto cero se mueve con él. Eso no es un defecto. Es toda la intención del diseño.

Esta es la opción predeterminada para la mayoría de los bucles de presión industriales, y hay una buena razón para ello. Una línea de descarga de una bomba, un cabezal de aire comprimido, un cilindro hidráulico, un circuito de nivel del tanque de agua - en casi todos ellos, el número que realmente le importa al operador es la presión relativa a la atmósfera circundante. Nadie que opere una estación de bombeo de refuerzo necesita conocer la presión absoluta frente a una referencia de vacío; necesitan saber con qué fuerza empuja la bomba en relación con el ambiente.

La contrapartida-se manifiesta en dos lugares. En primer lugar, una unidad calibrada y puesta a cero al nivel del mar mostrará una pequeña compensación una vez instalada en una instalación situada en una elevación, ya que ahora está ventilando un aire más fino que el que se probó. En segundo lugar, ese camino de ventilación también es un punto de entrada. La humedad y el polvo pueden llegar a la cavidad de referencia con el paso de los años, razón por la cual los transmisores de calibre generalmente dependen de un tapón desecante o un respiradero que necesita atención periódica. Si se omite ese mantenimiento en una planta costera o de alta-humedad, el punto cero se desplaza lo suficientemente lento como para que los operadores a menudo culpen al proceso antes de sospechar del instrumento.

Transmisores de presión absoluta

Un transmisor absoluto sella el lado de referencia del diafragma contra el vacío en lugar de ventilarlo. No hay ninguna exposición al aire ambiente, por lo que la referencia nunca se mueve. Al nivel del mar, eso significa que un transmisor absoluto colocado al aire libre no leerá cero - sino aproximadamente 14,7 psi (101,3 kPa), porque eso es lo que realmente es la atmósfera estándar en relación con un vacío verdadero.

Esto es más importante cuando la deriva atmosférica corrompería la lectura en lugar de simplemente cambiarla ligeramente:

• Procesos de vacío como liofilización-, desgasificación o destilación al vacío, donde el proceso opera por debajo de la atmósfera y un sensor de calibre simplemente se quedaría fuera del rango utilizable y la resolución justo cuando comienza la parte interesante del proceso.
• Medición barométrica, donde el objetivo es rastrear la presión atmosférica en sí, no algo relativo a ella.
• Cargue-cámaras de esclusas, simulación de altitud y entornos de pruebas aeroespaciales, donde la repetibilidad entre sitios y condiciones importa más que la conveniencia local.
• Transferencia de custodia y medición de gas, donde los cálculos a menudo requieren un valor absoluto verdadero por regulación, no uno referenciado localmente

Debido a que la cámara de referencia está sellada en lugar de ventilada, los sensores absolutos también evitan el modo de falla de entrada de humedad-para el cual se construyen las unidades de medición. La contrapartida-es la verificación de campo: no se puede simplemente abrir un sensor absoluto de la atmósfera y confirmar el cero como se puede hacer con una unidad de medición. Para comprobarlo correctamente se necesita una fuente de vacío de referencia o un estándar barométrico calibrado.

Comparación-lado a-lado

Los sensores ventilados necesitan controles periódicos del desecante; Los sensores sellados evitan esto, pero son más difíciles de detectar-en el campo sin el equipo de referencia adecuado.

Hay una opción intermedia: calibre sellado

Vale la pena mencionarlo antes de continuar, porque aparece en las solicitudes de cotización con más frecuencia de lo que la gente espera. Un transmisor de manómetro sellado hace referencia a una presión interna fija cercana a la atmósfera estándar en lugar de un vacío real o un respiradero abierto. En el funcionamiento diario, se comporta casi como una unidad de calibre estándar, pero sin el conducto de ventilación que permite que la humedad y los contaminantes entren con el tiempo. Algunos fabricantes los colocan para instalaciones al aire libre, ambientes marinos o en cualquier lugar donde los requisitos de mantenimiento de un sensor ventilado no sean prácticos, sin pagar por un sensor absoluto verdadero que la aplicación no necesita.

Cómo decidir realmente

Comience con lo que debe significar "cero" para el proceso.

Si el número que importa es la presión relativa a lo que esté haciendo la atmósfera ese día, el indicador es correcto. Si el proceso necesita una lectura que se mantenga estable independientemente del clima, la elevación o la deriva barométrica, eso apunta a absoluta.

Compruebe si el proceso alguna vez entra en vacío.

Aquí es donde ocurren con mayor frecuencia los errores de selección. Un transmisor de calibre técnicamente puede mostrar una pequeña lectura negativa debajo de la atmósfera, pero su alcance y precisión se basan en el lado positivo de cero. Si el proceso pasa tiempo real por debajo de la presión atmosférica, un transmisor absoluto escalado a ese rango ofrece una resolución mucho mejor donde es necesario.

Cuenta para la elevación de la instalación y la coherencia de sitio-a-sitio

Un transmisor calibrado al nivel del mar e instalado a 1.500 metros de altura mostrará una pequeña pero real desviación en el momento en que se conecte. Para un solo sitio, volver a-poner a cero después de la instalación soluciona este problema. Para una operación que ejecuta el mismo proceso en múltiples instalaciones a diferentes elevaciones, la medición absoluta elimina la variable por completo y mantiene las lecturas comparables en todas las ubicaciones.

Lo que los compradores realmente comprueban antes de realizar el pedido

Las hojas de datos de los transmisores absolutos y de calibre parecen casi idénticas, por lo que la decisión real generalmente se reduce a una breve lista de especificaciones que determinan si la unidad se ajusta a la instalación:

• Señal de salida.4-20 mA sigue siendo el valor predeterminado para bucles sencillos, pero HART es común donde el diagnóstico importa, y Modbus u otros protocolos digitales aparecen más en los sistemas integrados con PLC más nuevos. Confirme que el sistema de control realmente respalde lo que se cotiza.
• Conexión de proceso.El tipo y tamaño de la rosca (G1/2, 1/4 NPT y similares) deben coincidir con los accesorios existentes, o una conexión incorrecta convierte un simple intercambio en un trabajo de mecanizado.
• Clase de precisión y rango de presión.Un sensor especificado para un amplio rango pero que funciona la mayor parte del tiempo cerca del fondo de ese rango pierde una resolución significativa. Al hacer coincidir el rango con la presión operativa real, no solo con el máximo que el proceso podría alcanzar teóricamente, se obtienen mejores datos.
• Certificaciones.ATEX o IECEx para áreas peligrosas, CE para el mercado de la UE, SIL2 para bucles de seguridad - estos no son elementos de línea opcionales si el sitio de instalación los requiere, y los plazos de entrega pueden extenderse si aún no hay una unidad certificada en stock.
• Protección de vivienda y de ingreso.IP65 frente a IP67 frente a una clasificación totalmente sumergible es mucho más importante en exteriores o en entornos lavables que en una sala de paneles con clima-controlado.

Nada de esto cambia si el calibre o el absoluto es el tipo de sensor correcto. Determina si la unidad específica solicitada realmente funcionará una vez que llegue.

Errores que vale la pena evitar

Algunos patrones aparecen repetidamente en la selección del transmisor:

Tratar "clasificado para servicio de vacío" como lo mismo que "referencia absoluta". Muchos transmisores de calibre pueden leer en el rango negativo cercano a cero, pero esa no es una referencia absoluta, y la precisión cercana a cero tiende a verse afectada en unidades que no están diseñadas para ello.

Intercambio por un transmisor de repuesto procedente de un clima o elevación diferente sin volver a-ponerlo a cero después de la instalación. Es una pequeña compensación, pero es real y es fácil pasarla por alto hasta que alguien nota que las lecturas no coinciden del todo con las de la unidad anterior.

Dejar que el desecante de mantenimiento se deslice sobre los sensores ventilados. La deriva es lo suficientemente gradual como para que a menudo se atribuya al proceso más que al instrumento, especialmente en ambientes húmedos o costeros.

Solicitud de transmisores absolutos para aplicaciones que nunca se acercan al vacío. Por lo general, cuestan más y, para un circuito de presión de línea o tanque sencillo, ese costo adicional no compra nada que el proceso realmente necesite.

Dónde aparece cada tipo en el campo

Un evaporador al vacío en un proceso alimentario o farmacéutico necesita un transmisor absoluto para rastrear a qué profundidad por debajo de la atmósfera se encuentra realmente la cámara. Un sensor de calibre se quedaría fuera del rango útil justo cuando comienza la parte significativa del proceso.

Una estación de bombeo o un circuito de distribución de agua no tiene ningún uso real para la medición absoluta. La presión manométrica relativa a la atmósfera es exactamente el número que los operadores necesitan para juzgar el rendimiento de la bomba día a día, y es más sencillo de verificar en el campo.

Un proceso de semiconductor o de película delgada-que ejecuta cámaras de bloqueo de carga-casi siempre especifica transmisores absolutos, ya que las lecturas de vacío repetibles, independientes de las oscilaciones de presión del HVAC del edificio, son el objetivo principal de la medición.

Preguntas comunes

¿Se puede utilizar un transmisor de calibre en una aplicación de vacío?

Sólo en el extremo poco profundo. Un sensor de calibre puede mostrar pequeños valores negativos, pero la resolución y la precisión cercanas al vacío real están limitadas por el diseño. Para cualquier cosa más allá de un vacío ligero, el absoluto es la mejor opción.

¿Importa la elevación si el proceso se realiza en interiores y con el clima-controlado?

Sí, la elevación afecta la presión atmosférica local independientemente de lo que suceda en el interior. El control del clima cambia la temperatura y la humedad, no la referencia atmosférica de referencia a la que se ventila un sensor de calibre.

¿Es lo mismo un transmisor de calibre sellado que uno absoluto?

No. Hace referencia a una presión interna fija cercana a la atmósfera estándar, no a un vacío verdadero, por lo que se comporta como una unidad de manómetro en uso pero sin la vía de ventilación abierta.

¿Por qué un transmisor absoluto lee alrededor de 14,7 psi al aire libre en lugar de cero?

Porque hace referencia a un vacío real, y la presión atmosférica estándar al nivel del mar está aproximadamente 14,7 psi por encima de esa referencia. Un transmisor medidor resta esa presión atmosférica automáticamente; uno absoluto no lo hace.

Obtener las especificaciones correctas la primera vez

La decisión de medir-versus-absoluta se reduce a una pregunta: ¿el proceso necesita una lectura relativa a la atmósfera local, o una que se mantenga estable independientemente de ella? La mayoría de los bucles de presión cotidianos entran en la primera categoría. El trabajo al vacío, aeroespacial y atmosférico de precisión se incluye en el segundo.

Si la aplicación aún no es obvia solo desde el rango operativo, la ruta más rápida es enviar el rango de presión, la elevación de la instalación y si el proceso alguna vez cae por debajo de la atmosférica. Por lo general, esto es suficiente para confirmar el tipo y rango de sensor correctos antes de realizar el pedido, en lugar de descubrir después de la instalación que los números no cuadran.

¿Aún no estás seguro de cuál se adapta a tu proceso?

Envíenos el rango de presión, los medios de proceso, la elevación de la instalación y cualquier requisito de certificación (CE, SIL2, etc.) y confirmaremos si un transmisor de presión absoluta o manométrica es el adecuado, junto con un rango y una señal de salida adecuados. La mayoría de las consultas reciben una recomendación de especificaciones dentro de un día hábil.

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Referencias

• Estándares y terminología de la Sociedad Internacional de Automatización (ISA) - para instrumentación de procesos y medición de presión.
• ASME B40.100, Manómetros y accesorios para manómetros, Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos.
• Datos de referencia del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) - sobre medición estándar de presión atmosférica y vacío.
• Referencia Técnica de Ingeniería Omega, Fundamentos de Medición de Presión.
• Notas técnicas de Emerson / Rosemount - tipos de referencia de transmisores de presión y construcción de sensores.