Transmetteur de pression absolue ou relative : de lequel avez-vous réellement besoin ?

Un membre d'une équipe d'achat reçoit une fiche technique d'un ingénieur et voit "l'absolutransmetteur de pression" sur une ligne et " transmetteur de pression relative " sur une autre, et doit déterminer rapidement lequel commander. Les deux se ressemblent sur une photo du catalogue. Les deux produisent 4-20 mA dans la plupart des cas. La partie qui compte réellement est enfouie à l'intérieur du capteur : ce que chacun utilise comme point zéro.

Mélangez cela sur un bon de commande et l’émetteur fonctionne toujours. Il indique simplement un chiffre qui diffère d'environ une atmosphère, et selon le processus, cela n'est pas pertinent ou constitue un problème sérieux.

Que signifie « pression de référence » dans la pratique ?

Un capteur de pression ne mesure pas la pression de manière isolée. Il mesure la différence entre la pression de processus d'un côté d'une membrane et la pression de référence de l'autre côté. Cette référence est ce qui définit le type de capteur.

L'instrumentation industrielle se trie généralement en trois références :

• Pression manométrique, mesurée par rapport à la pression atmosphérique locale
• Pression absolue, mesurée par rapport à un vide scellé
• Pression différentielle, mesurée entre deux points de processus plutôt que par rapport à une référence fixe

Le différentiel est son propre sujet. La confusion apparaît presque toujours entre les deux premiers.

Transmetteurs de pression relative

Un transmetteur de jauge possède un petit évent, généralement acheminé à travers le câble, qui expose le côté référence du diaphragme à l'air libre. Lorsque l'émetteur est posé sur un banc sans rien connecté, il indique zéro, car il compare une atmosphère à une autre. À mesure que le temps change ou que la pression barométrique change, ce point zéro se déplace avec lui. Ce n'est pas un défaut. C'est toute l'intention de conception.

Il s'agit du choix par défaut pour la plupart des boucles de pression industrielles, et ce pour une bonne raison. Une conduite de refoulement de pompe, un collecteur d'air comprimé, un vérin hydraulique, une boucle de niveau de réservoir d'eau - dans presque tous ces éléments, le nombre qui compte réellement pour l'opérateur est la pression par rapport à l'atmosphère environnante. Personne qui exploite une station de pompage de surpression n'a besoin de connaître la pression absolue par rapport à une référence de vide ; ils ont besoin de savoir à quel point la pompe pousse par rapport à la température ambiante.

Le compromis-apparaît à deux endroits. Premièrement, une unité calibrée et mise à zéro au niveau de la mer présentera un léger décalage une fois installée dans une installation située en altitude, car elle s'évacue désormais dans un air plus mince que celui contre lequel elle a été testée. Deuxièmement, ce chemin de ventilation est également un point d’entrée. L'humidité et la poussière peuvent pénétrer dans la cavité de référence au fil des années, c'est pourquoi les transmetteurs de jauge s'appuient généralement sur un bouchon déshydratant ou un reniflard qui nécessite une attention périodique. Ignorez cette maintenance dans une usine côtière ou à forte humidité - et le point zéro dérive suffisamment lentement pour que les opérateurs blâment souvent le processus avant de soupçonner l'instrument.

Transmetteurs de pression absolue

Un transmetteur absolu scelle le côté référence du diaphragme contre le vide au lieu de le ventiler. Il n'y a aucune exposition à l'air ambiant, donc la référence ne bouge jamais. Au niveau de la mer, cela signifie qu'un émetteur absolu posé à l'air libre ne lira pas zéro -, il lit environ 14,7 psi (101,3 kPa), car c'est ce qu'est en réalité l'atmosphère standard par rapport à un véritable vide.

Cela est particulièrement important là où la dérive atmosphérique corrompt la lecture plutôt que de simplement la modifier légèrement :

• Processus sous vide tels que la lyophilisation-, le dégazage ou la distillation sous vide, où le processus fonctionne en dessous de la pression atmosphérique et où un capteur de jauge manquerait simplement de plage et de résolution utilisables au moment où la partie intéressante du processus démarre
• Mesure barométrique, où l'objectif est de suivre la pression atmosphérique elle-même, et non quelque chose qui lui est relatif
• Chargez-des sas, des simulations d'altitude et des environnements d'essais aérospatiaux, où la répétabilité entre les sites et les conditions importe plus que la commodité locale.
• Transactions commerciales et comptage de gaz, où les calculs nécessitent souvent une véritable valeur absolue par réglementation, et non une valeur référencée localement

Étant donné que la chambre de référence est scellée plutôt que ventilée, les capteurs absolus évitent également le mode de défaillance de la pénétration d'humidité que les unités de jauge sont conçues pour gérer. Le compromis-est la vérification sur le terrain : vous ne pouvez pas simplement ouvrir un capteur absolu à l'atmosphère et confirmer le zéro comme vous le pouvez avec une unité de jauge. Pour le vérifier correctement, il faut une source de vide de référence ou un étalon barométrique calibré.

Comparaison côte à côte

Les capteurs ventilés nécessitent des contrôles périodiques dessicants ; les capteurs scellés évitent cela, mais sont plus difficiles à repérer-vérification sur le terrain sans équipement de référence approprié.

Il existe une option intermédiaire : la jauge scellée

Cela mérite d'être mentionné avant de continuer, car cela apparaît dans les appels d'offres plus souvent que prévu. Un transmetteur à jauge scellé fait référence à une pression interne fixe proche de l'atmosphère standard plutôt qu'à un véritable vide ou un évent ouvert. En fonctionnement quotidien, il se comporte presque comme une unité à jauge standard, mais sans le chemin de ventilation qui laisse l'humidité et les contaminants s'infiltrer au fil du temps. Certains fabricants les positionnent pour des installations extérieures, des environnements marins ou partout où les exigences de maintenance d'un capteur ventilé sont peu pratiques, sans payer pour un véritable capteur absolu dont l'application n'a pas besoin.

Comment décider réellement

Commencez par ce que « zéro » doit signifier pour le processus

Si le nombre qui compte est la pression par rapport à ce que fait l'atmosphère ce jour-là, la jauge est correcte. Si le processus nécessite une lecture qui reste stable quelles que soient les conditions météorologiques, l'altitude ou la dérive barométrique, cela indique l'absolu.

Vérifiez si le processus passe jamais en vide

C’est là que les erreurs de sélection se produisent le plus souvent. Un émetteur de jauge peut techniquement afficher une petite lecture négative sous l'atmosphère, mais sa portée et sa précision sont construites autour du côté positif de zéro. Si le processus passe du temps réel en dessous de la pression atmosphérique, un transmetteur absolu adapté à cette plage offre une bien meilleure résolution là où cela compte.

Tenir compte de l'élévation de l'installation et de la cohérence du site-à-le site

Un émetteur calibré au niveau de la mer et installé à 1 500 mètres d'altitude affichera un petit mais réel décalage dès sa connexion. Pour un seul site, la remise à zéro-après l'installation résout ce problème. Pour une opération exécutant le même processus sur plusieurs installations à différentes altitudes, la mesure absolue supprime entièrement la variable et maintient les lectures comparables entre les emplacements.

Ce que les acheteurs vérifient réellement avant de commander

Les fiches techniques des transmetteurs de jauge et absolus semblent presque identiques, de sorte que la vraie décision se résume généralement à une courte liste de spécifications qui déterminent si l'unité convient à l'installation :

• Signal de sortie.4-20 mA est toujours la valeur par défaut pour les boucles simples, mais HART est courant là où les diagnostics sont importants, et Modbus ou d'autres protocoles numériques apparaissent davantage sur les nouveaux systèmes intégrés à l'automate. Confirmez que le système de contrôle prend réellement en charge ce qui est cité.
• Connexion au processus.Le type et la taille du filetage (G1/2, 1/4 NPT et similaire) doivent correspondre aux raccords existants, sinon une mauvaise connexion transforme un simple échange en un travail d'usinage.
• Classe de précision et plage de pression.Un capteur conçu pour une large plage mais fonctionnant la plupart du temps près du bas de cette plage perd une résolution significative. Faire correspondre la plage à la pression de fonctionnement réelle, et pas seulement au maximum que le processus pourrait théoriquement atteindre, permet d'obtenir de meilleures données.
• Attestation.ATEX ou IECEx pour les zones dangereuses, CE pour le marché de l'UE, SIL2 pour les boucles de sécurité - ne sont pas des éléments facultatifs si le site d'installation l'exige, et les délais de livraison peuvent s'allonger si une unité certifiée n'est pas déjà en stock.
• Boîtier et protection contre les infiltrations.L'indice IP65 par rapport à l'indice IP67 par rapport à un indice entièrement submersible est beaucoup plus important à l'extérieur ou dans des environnements lavables que dans une salle à panneaux climatisés.

Rien de tout cela ne change si le type de capteur manométrique ou absolu est le bon. Il détermine si l’unité spécifique commandée fonctionnera réellement une fois arrivée.

Des erreurs à éviter

Quelques modèles apparaissent à plusieurs reprises dans la sélection de l'émetteur :

Traiter « évalué pour le service sous vide » comme la même chose que « référence absolue ». De nombreux transmetteurs de jauge peuvent lire dans la plage négative proche de zéro, mais ce n'est pas une référence absolue, et la précision autour de zéro a tendance à souffrir sur les unités qui ne sont pas conçues pour cela.

Échange d'un émetteur de remplacement provenant d'un climat ou d'une altitude différente sans remettre à zéro-après l'installation. C'est un petit décalage, mais c'est réel, et il est facile de le rater jusqu'à ce que quelqu'un remarque que les lectures ne correspondent pas tout à fait à l'ancienne unité.

Laisser l'entretien dessicant glisser sur les capteurs ventilés. La dérive est suffisamment progressive pour qu'elle soit souvent imputée au processus plutôt qu'à l'instrument, en particulier dans les environnements humides ou côtiers.

Commande de transmetteurs absolus pour des applications qui ne s'approchent jamais du vide. Ils coûtent généralement plus cher, et pour une simple boucle de pression de réservoir ou de ligne, ce coût supplémentaire n’achète rien dont le processus a réellement besoin.

Où chaque type apparaît sur le terrain

Un évaporateur sous vide dans un processus alimentaire ou pharmaceutique a besoin d'un émetteur absolu pour suivre à quelle distance sous l'atmosphère se trouve réellement la chambre. Un capteur à jauge serait hors de portée utile dès le début de la partie significative du processus.

Une station de pompage ou une boucle de distribution d’eau n’a pas de réelle utilité pour la mesure absolue. La pression manométrique par rapport à l'atmosphère est exactement le nombre dont les opérateurs ont besoin pour évaluer les performances des pompes au jour le jour, et elle est plus simple à vérifier sur le terrain.

Un processus de semi-conducteur ou de -couche mince exécutant des sas de charge-spécifie presque toujours des transmetteurs absolus, car les lectures de vide répétables, indépendantes des variations de pression du système CVC du bâtiment, constituent l'essentiel de la mesure.

Questions courantes

Un transmetteur à jauge peut-il être utilisé dans une application sous vide ?

Seulement à l’extrémité peu profonde. Un capteur à jauge peut afficher de petites valeurs négatives, mais la résolution et la précision proches du vide réel sont limitées par sa conception. Pour tout ce qui va au-delà d’un vide léger, l’absolu est la meilleure solution.

L'altitude est-elle importante si le processus se déroule en intérieur et si la température est-contrôlée ?

Oui, l’élévation affecte la pression atmosphérique locale, indépendamment de ce qui se passe à l’intérieur. Le contrôle climatique modifie la température et l'humidité, et non la référence atmosphérique de base vers laquelle un capteur de jauge se ventile.

Un transmetteur à jauge scellée est-il la même chose qu'un transmetteur absolu ?

Non. Il fait référence à une pression interne fixe proche de l'atmosphère standard, et non à un véritable vide. Il se comporte donc comme une unité de jauge en cours d'utilisation, mais sans le chemin de ventilation ouvert.

Pourquoi un transmetteur absolu indique-t-il environ 14,7 psi à l'air libre au lieu de zéro ?

Parce qu'il fait référence à un véritable vide et que la pression atmosphérique standard au niveau de la mer est d'environ 14,7 psi au-dessus de cette référence. Un transmetteur de jauge soustrait automatiquement cette pression atmosphérique ; un absolu ne le fait pas.

Obtenir les bonnes spécifications du premier coup

La décision entre jauge-et-absolue se résume à une seule question : le processus nécessite-t-il une lecture relative à l'atmosphère locale, ou une lecture qui reste stable indépendamment de celle-ci. La plupart des boucles de pression quotidiennes appartiennent à la première catégorie. Les travaux sous vide, aérospatiaux et atmosphériques de précision entrent dans la seconde catégorie.

Si l'application n'est toujours pas évidente du seul point de vue de la plage de fonctionnement, le chemin le plus rapide consiste à passer par la plage de pression, l'altitude de l'installation et si le processus descend en dessous de la pression atmosphérique. Cela suffit généralement pour confirmer le bon type et la bonne plage de capteur avant que quoi que ce soit ne soit commandé, plutôt que de découvrir après l'installation que les chiffres ne correspondent pas.

Vous ne savez toujours pas lequel correspond à votre processus ?

Envoyez-nous la plage de pression, le fluide de traitement, l'élévation de l'installation et toutes les exigences de certification (CE, SIL2, etc.), et nous confirmerons si un transmetteur de pression absolue ou relative est le bon choix, ainsi qu'une plage et un signal de sortie appropriés. La plupart des demandes reçoivent une recommandation de spécifications dans un délai d'un jour ouvrable.

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Références

• Normes et terminologie - de l'International Society of Automation (ISA) pour l'instrumentation de processus et la mesure de pression.
• ASME B40.100, Manomètres et accessoires de jauge, American Society of Mechanical Engineers.
• Données de référence - du National Institute of Standards and Technology (NIST) sur la mesure standard de la pression atmosphérique et du vide.
• Référence technique Omega Engineering, principes fondamentaux de la mesure de la pression.
• Notes techniques Emerson / Rosemount - types de référence de transmetteur de pression et construction de capteur.