As aplicações de alta pressão são extremamente desgastantes para a instrumentação de medição sendo muito raro encontrar sensores que possam suportar a tensão enquanto permanecem fiéis às variações de processo. Os instrumentos eletrônicos de pressão da WIKA resolvem o problema.
Alguns medidores mecânicos, como aqueles com tubo Bourdon em forma de espiral (em vez de tubo em C), são capazes de suportar altas pressões e podem fornecer medições precisas, especialmente para indicação local ou como um instrumento redundante. No entanto, para captura de dados e melhor controle, o processo exige sensores eletrônicos de pressão.
Princípio por trás da medição eletrônica de pressão
O princípio de funcionamento por trás da medição eletrônica de pressão
Em um sensor de pressão eletrônico, um diafragma flexível separa o processo do elemento sensor real. A pressão empurra contra esse diafragma, que é projetado para defletir de maneira consistente em toda a faixa de pressão. O sensor então mede a pressão, traduzindo a tensão ou compressão do diafragma em um sinal eletrônico significativo. Este é o princípio da medição da pressão de resistência.
Três tipos de sensores eletrônicos de pressão
A escolha do sensor eletrônico correto é fundamental para a obtenção de medições precisas e confiáveis. Os três tipos mais comuns de elementos sensores são: sensor metálico de película fina, filme fino de cerâmica e piezoresistivo. Os primeiros dois tipos de sensores são baseados no princípio de medição de pressão de resistência. O terceiro tipo depende de uma mudança na resistividade de um material semicondutor. A tabela a seguir compara alguns recursos dos três tipos.
| Sensor metálico “thin-film” | Sensor cerâmico “thin-film” | Sensor Piezoresistivo |
Material | Diafragma de aço inoxidável | Cerâmica, geralmente óxido de alumínio | Material semicondutor, como silício; hermeticamente encapsulado |
Medição de pressão absoluta | N/A | Parcialmente | Sim |
Faixa de pressão muito baixa | N/A | N/A | Sim |
Faixa de pressão muito alta | Sim | N/A | Sim |
Resistência a choque e vibração | Sim | Parcialmente | Parcialmente |
Estabilidade de longa duração | Sim | Parcialmente | Sim |
Sensores metálicos “Thin-film” para aplicações de alta pressão
Ao observar os recursos e capacidades desses três tipos de sensores eletrônicos, torna-se óbvio que apenas os sensores de película fina são ideais para polietileno de baixa densidade (LDPE) e outras aplicações de alta pressão e alta vibração.
Em um sensor metálico de película fina “Thin-film”, um arranjo de resistor de ponte de Wheatstone é ligado à camada de circuito. Essas duas camadas são então colocadas entre as camadas de isolamento. Em vez de adotar a abordagem comum de colar ou soldar o sensor ao diafragma, os sensores de pressão WIKA são fabricados usando processos químicos / físicos e gravação fotolitográfica em salas limpas especiais e sob vácuo ou atmosferas inertes. Isso resulta em uma ligação superior com o corpo do sensor que resiste a vibrações e temperaturas extremas.
Seção transversal de um sensor de filme fino de metal
A WIKA projeta seus sensores metálicos de película fina usando simulações do Método de Elementos Finitos (FEM) para evitar: 1) sobrecargas locais com deformação plástica correspondente e 2) deflexão do diafragma além do ponto de escoamento do material. Para garantir que eles não falhem em operação de alta pressão, a WIKA coloca seus sensores em uma bateria de testes rigorosos, incluindo 108 testes de fadiga de ciclo de carga.