Um transmissor de pressão diferencial (DP) mede a diferença entre duas pressões aplicadas às suas tomadas de alta e de baixa pressão e converte essa diferença em um sinal elétrico padrão — geralmente 4-20 mA, muitas vezes com comunicação digital HART. Como muitas variáveis de processo podem ser expressas como uma diferença de pressão, um único projeto de transmissor DP pode medir vazão, nível, densidade e a condição de filtros. Essa versatilidade é o motivo pelo qual os transmissores DP continuam entre os instrumentos mais instalados em plantas de processo.
O Princípio de Funcionamento
No interior do transmissor, a pressão do processo chega a um elemento sensor por meio de dois diafragmas isoladores e de um fluido de enchimento. Os diafragmas isoladores mantêm o fluido de processo fora da célula de medição; o fluido de enchimento transmite a pressão ao sensor. O elemento sensor deforma-se muito ligeiramente, em proporção à diferença de pressão entre os dois lados.
Sensor capacitivo
Em um transmissor DP capacitivo, o diafragma sensor fica entre duas placas fixas de capacitor. À medida que a pressão diferencial deflete o diafragma, a capacitância de um lado aumenta enquanto a do outro diminui. A eletrônica mede essa variação de capacitância, lineariza o sinal, compensa a temperatura e produz o sinal de saída. As células capacitivas são valorizadas por sua estabilidade e tolerância a sobrecarga.
Sensor piezorresistivo de silício
Nos projetos baseados em silício, a pressão tensiona um elemento de silício microusinado cuja resistência elétrica varia com a tensão mecânica. Um circuito em ponte converte a variação de resistência em uma tensão elétrica, que a eletrônica digitaliza e converte no sinal de saída. Os modernos sensores de silício monocristalino alcançam alta exatidão e ampla rangeabilidade.
O Que um Transmissor DP Pode Medir
Vazão
Instale uma restrição — placa de orifício, bocal ou venturi — em uma tubulação, e a pressão cai através dela em proporção ao quadrado da vazão. Um transmissor DP conectado através da restrição mede essa queda, e o sistema de controle (ou o próprio transmissor) calcula a vazão. Este é o método clássico de medição de vazão para vapor, gás e líquidos.
Nível
A pressão no fundo de um vaso é proporcional à altura do líquido multiplicada pela sua densidade. Em um tanque aberto, o lado de alta pressão é conectado próximo ao fundo e o lado de baixa fica ventilado para a atmosfera. Em um vaso pressurizado, o lado de baixa é conectado ao espaço de vapor para que a pressão do vaso se cancele, restando apenas o sinal de nível. Selos diafragma remotos com capilares estendem essa técnica a fluidos quentes, viscosos ou corrosivos.
Monitoramento de filtros e equipamentos
Conectar um transmissor DP através de um filtro, peneira ou trocador de calor mostra o seu grau de obstrução: pressão diferencial crescente significa resistência crescente ao escoamento. A manutenção pode então ser programada por condição, e não por um calendário fixo.
Especificações-Chave a Verificar
- Faixa diferencial e rangeabilidade — o span deve corresponder à sua aplicação; transmissores inteligentes de ampla rangeabilidade cobrem mais aplicações com menos modelos sobressalentes.
- Pressão estática nominal — a célula deve suportar a pressão da linha, que muitas vezes é muito maior do que a diferencial medida.
- Exatidão — transmissores DP inteligentes geralmente oferecem exatidão de referência na classe de 0,075%-0,2% do span.
- Materiais molhados — diafragmas isoladores em aço inoxidável 316L atendem à maioria dos serviços; Hastelloy ou tântalo para fluidos agressivos.
- Saída e comunicação — 4-20 mA com HART é o padrão da indústria.
A WELK Meters fabrica transmissores de pressão diferencial inteligentes, como o TY813, usados para monitoramento de vazão, nível e filtros em aplicações de aquecimento, água e energia, além de versões com selo remoto de duplo flange para medição de nível em tanques.
Perguntas Frequentes
Qual é a diferença entre um transmissor DP e um transmissor de pressão?
Um transmissor de pressão manométrica ou absoluta mede uma pressão em relação a uma referência fixa (atmosfera ou vácuo). Um transmissor DP mede a diferença entre duas pressões de processo, o que lhe permite inferir vazão, nível e a condição de filtros, além da diferença de pressão pura.
Por que minha medição de vazão por DP precisa de extração de raiz quadrada?
Como a pressão diferencial através de um orifício cresce com o quadrado da vazão, o sinal precisa passar por raiz quadrada para indicar vazão linear. A maioria dos transmissores modernos e dos blocos de entrada do DCS pode executar essa função; habilite-a em apenas um lugar para evitar dupla extração.
Um mesmo transmissor DP pode atender medições de nível e de vazão?
A mesma família de modelos geralmente pode, mas cada unidade instalada deve ser ajustada em faixa, configurada e tubulada para sua função específica. O traçado das linhas de impulso, os manifolds de três válvulas e as opções de selo diferem entre instalações de vazão e de nível.