Características do nitrogênio e desafios de medição de pressão

O nitrogênio (N₂), um dos gases inertes mais utilizados em aplicações industriais, possui propriedades físicas e químicas únicas que impõem requisitos especiais aos equipamentos de medição de pressão. Em primeiro lugar, o nitrogênio (N₂) é um gás incolor e inodoro à temperatura e pressão padrão, com densidade ligeiramente inferior à do ar (1,25 g/L vs. 1,29 g/L do ar), o que significa que as características dinâmicas do gás devem ser consideradas na medição de vazão em dutos. Em segundo lugar, o nitrogênio é quimicamente extremamente estável e raramente reage com outras substâncias. Embora isso reduza os riscos de corrosão, também torna os sensores tradicionais baseados em reações químicas ou princípios de adsorção ineficazes.


Em processos industriais, as faixas de pressão do nitrogênio variam drasticamente — desde o nitrogênio de baixa pressão produzido por equipamentos de separação de ar (possivelmente tão baixo quanto alguns kPa) até tanques de armazenamento de alta pressão (até 40 MPa ou mais). Enquanto isso, a temperatura do nitrogênio pode variar de nitrogênio líquido criogênico a -196 °C a várias centenas de graus Celsius em processos de alta temperatura. Essas condições operacionais extremas exigem equipamentos de medição com excepcional adaptabilidade ambiental e desempenho estável.


Particularmente notável é que o nitrogênio sob alta pressão pode apresentar comportamento de gás não ideal, desviando-se da equação de estado dos gases ideais. Isso requer dispositivos de medição de pressão para compensar precisamente os efeitos da temperatura. Além disso, em indústrias com requisitos rigorosos de pureza, como semicondutores e produtos farmacêuticos, os equipamentos de medição devem garantir contaminação zero, evitando qualquer potencial desgaseificação do material ou efeitos de adsorção.

Vantagens técnicas dos transmissores de pressão da série SH308-M

Os transmissores de pressão da série H308-M são a escolha perfeita para medição de pressão de N2

O transmissor de pressão da série SH308-M emprega um chip sensor ressonante de silício monocristalino e tecnologia MEMS avançada, atendendo perfeitamente aos rigorosos requisitos de medição de nitrogênio.

Suas principais vantagens técnicas se refletem nos seguintes aspectos:

✔ Desempenho de sobrepressão líder mundial

O transmissor de pressão apresenta um design exclusivo de sensor de silício monocristalino com capacidade de sobrepressão de até 50 MPa, superando em muito os sensores capacitivos convencionais de silício difuso ou cerâmicos (https://www.silverinstruments.com/ceramic-pressure-sensor.html). Para sistemas de nitrogênio propensos a flutuações de pressão ou choques acidentais, essa proteção superior contra sobrecarga previne efetivamente danos ao sensor. As especificações do produto mostram que, mesmo para sistemas de nitrogênio na faixa de 40 MPa (5800 psi), o transmissor mantém a estabilidade de sobrepressão de ±0,1% FS/MPa, o que é particularmente crítico para tanques de armazenamento de nitrogênio de alta pressão e sistemas de tubulação.

✔ Adaptabilidade de temperatura excepcional no sensor de pressão N2

A série SH308-M opera em uma faixa de temperatura de -40 °C a +85 °C (com enchimento de óleo fluorcarbono: -10 °C a +60 °C) e pode ser armazenada de -40 °C a +90 °C. Essa ampla faixa de temperatura permite a adaptação a diversas condições, desde a vaporização de nitrogênio líquido até o processamento de nitrogênio em alta temperatura. Notavelmente, seu efeito na temperatura ambiente é de apenas ±0,1% FS/10 °C, o que significa que as medições dificilmente apresentarão desvios, mesmo em aplicações com mudanças drásticas na temperatura do nitrogênio.

✔ Estabilidade incomparável a longo prazo

O sensor de silício monocristalino apresenta efeitos mínimos de fluência e histerese, alcançando estabilidade de longo prazo de ±0,2% URL/ano. Para sistemas de nitrogênio em operação contínua (como unidades de separação de ar ou sistemas de gás de proteção), isso se traduz em frequência de calibração significativamente reduzida e custos de manutenção mais baixos. Em comparação, sensores de extensômetro tradicionais normalmente apresentam desvios em uma ordem de magnitude maior.

✔ Opções de configuração flexíveis na conexão do processo

O produto oferece diversos tipos de pressão (manométrica, absoluta), múltiplas conexões de processo (G1/2, NPT1/2, M20×1,5, etc.) e diferentes materiais de diafragma (SUS316L, Hastelloy C-276, etc.). Para aplicações com nitrogênio de altíssima pureza, está disponível uma opção de diafragma 316L banhado a ouro para eliminar completamente os riscos de contaminação por desgaseificação do material. Este design modular permite que o SH308-M se adapte perfeitamente a requisitos especiais em diversos sistemas de nitrogênio.

✔ Transmissores digitais de pressão de nitrogênio

O SH308-M possui um display digital com retroiluminação para monitoramento de pressão em tempo real e suporta saída analógica 4-20 mA+HART para compatibilidade universal. Opcionalmente, pode ser equipado com MODBUS RTU (RS485) para integração perfeita em sistemas de controle digital. Este versátil transmissor combina legibilidade local com recursos de comunicação remota, oferecendo conveniência e flexibilidade para automação industrial.
Também anexamos documentos de configuração MODBUS RTU (RS485) para transmissores de pressão N2 >> BAIXAR

Aplicações típicas do SH308-M em sistemas de nitrogênio

1. Monitoramento do Sistema de Separação de Ar com Nitrogênio

Em sistemas de adsorção por oscilação de pressão (PSA) ou de nitrogênio por separação por membrana, o SH308-M pode medir com precisão as variações de pressão na torre de adsorção (tipicamente na faixa de 0 a 1 MPa). Sua taxa de modulação de 100:1 permite que o mesmo transmissor cubra diversas condições operacionais, desde a inicialização até a carga máxima, enquanto a alta precisão de 0,075% garante uma análise precisa do teor de oxigênio. A compensação de temperatura integrada corrige automaticamente as variações da temperatura ambiente, garantindo confiabilidade operacional contínua 24 horas por dia, 7 dias por semana.

2. Monitoramento de segurança de tanques de armazenamento de nitrogênio de alta pressão

Para tanques de armazenamento de nitrogênio de alta pressão de até 40 MPa, a proteção contra sobrepressão de 50 MPa do SH308-M oferece dupla garantia de segurança. A classificação de proteção IP67 resiste a ambientes externos adversos, enquanto a versão com diafragma Hastelloy resiste a possíveis traços de impurezas corrosivas. Através do protocolo HART, os operadores podem monitorar remotamente as tendências de pressão e detectar anormalidades imediatamente.

3. Controle de nitrogênio de ultra-alta pureza da indústria de semicondutores

Na fabricação de semicondutores, a opção de diafragma 316L banhado a ouro do SH308-M atende integralmente aos padrões SEMI F20 para desgaseificação de íons metálicos. A alta precisão de 0,1%, combinada com um tempo de resposta rápido de 0,25 segundos, permite o controle preciso do fluxo de nitrogênio em processos críticos como litografia e corrosão. A operação local com três botões permite calibração rápida no local, sem a necessidade de remoção frequente da tampa, o que pode causar contaminação.

4. Sistemas de vaporização de nitrogênio líquido

Embora o SH308-M não possa medir diretamente nitrogênio líquido a -196 °C, ele apresenta um desempenho excepcional em tubulações de nitrogênio vaporizado de baixa temperatura (-50 °C a 0 °C). A versão com óleo fluorcarbonado opera de forma estável em baixas temperaturas de -10 °C, enquanto seu excelente desempenho em pressão estática (N/A) garante a consistência da medição em diferentes pressões de vapor de saturação.

Recomendações de seleção e instalação

Considerando as especificações da aplicação de nitrogênio, recomendamos os seguintes princípios de configuração do SH308-M:

1. Seleção da faixa de pressão:

Escolha uma faixa de pressão 1,5 vezes maior que a pressão máxima de trabalho do sistema, não excedendo 40 MPa. Por exemplo, para uma pressão de trabalho de 10 MPa, selecione uma faixa de 0 a 16 MPa.
Listamos toda a gama de sensores de pressão N2 e URL:

2. Seleção do material do diafragma:

- Nitrogênio industrial padrão: Aço inoxidável 316L padrão
- Nitrogênio com traços de componentes corrosivos: Hastelloy C-276
- Requisitos de pureza ultra-alta: 316L banhado a ouro

3. Tipos de conexão de processo:

- Sistemas de alta pressão: 1/2"NPT(F), M20* 1,5 ou G1/2
- Desmontagem frequente necessária: conexões sanitárias Tri-clamp (pedido especial necessário)

4. Saída necessária para transmissores de pressão n2

-Embora todos os nossos transmissores de pressão n2 tenham saída de 4-20 mA, você precisa especificar se precisa de MODBUS MODBUS, HART para suas aplicações.

5. Opções especiais:

- Nitrogênio de alta temperatura: Selecione o dissipador de calor (R1/R2/R3)
- Vibração presente: ajuste o tempo de amortecimento (ajustável de 0 a 99,9 segundos)

Notas de instalação:

- Evite instalar transmissores onde o nitrogênio líquido possa entrar em contato direto
- Para aplicações de alta pressão, recomenda-se a montagem com parafuso em U em tubos de 50 mm
- Os cabos de sinal devem manter pelo menos 15 cm de separação dos cabos de energia, evitando roteamento paralelo

Manutenção e Calibração

O design modular do SH308-M permite uma manutenção extremamente simples:
1. As verificações diárias requerem apenas inspeção de desvio zero (pode ser calibrado localmente por meio de três botões)
2. Verificação anual abrangente de desempenho (recomenda-se usar um dispositivo padrão com precisão pelo menos 3x maior)
3. Reabasteça e substitua o fluido a cada 3-5 anos (dependendo do ambiente operacional)

Usando comunicadores HART ou software de configuração, os engenheiros podem:

- Diagnosticar remotamente a saúde do sensor
- Ajuste o tempo de amortecimento para otimizar a resposta dinâmica
- Ajuste de correntes de alarme (ajustável 3,6-22,8 mA)
- Visualizar parâmetros críticos, como tempo de operação cumulativo

Essa vantagem de desempenho confere ao SH308-M uma relação custo-benefício excepcional em aplicações de medição de nitrogênio. Embora o investimento inicial seja ligeiramente maior, sua estabilidade a longo prazo, requisitos mínimos de manutenção e vida útil prolongada resultam em um custo total de propriedade (TCO) significativamente menor.

Conclusão
O transmissor de pressão da série SH308-M, com sua tecnologia ressonante de silício monocristalino e design MEMS inovador, atende perfeitamente a diversos desafios na medição de nitrogênio. Seja para tanques de armazenamento de ultra-alta pressão, aplicações com semicondutores ultrapuros ou condições com variações drásticas de temperatura, ele fornece dados de medição estáveis, precisos e confiáveis. Combinado com opções de configuração flexíveis e recursos de manutenção simples, o SH308-M é, sem dúvida, a escolha ideal para o monitoramento da pressão de sistemas de nitrogênio.

Para usuários que buscam máxima confiabilidade e os menores custos de ciclo de vida, recomendamos fortemente o SH308-M como componente principal para sistemas de medição de nitrogênio. Visite o site oficial da Silver Instruments ou entre em contato com os distribuidores locais para obter aconselhamento personalizado sobre seleção e suporte técnico adaptado a aplicações específicas.