Transmissor de pressão tipo lápis

Sensor piezoresistivo de silício compacto da série SH316

A Silver Automation Instruments fabrica a série SH316, um transmissor de pressão compacto tipo lápis em aço inoxidável, projetado para painéis, manifolds hidráulicos e plataformas OEM onde um transmissor flangeado de tamanho normal simplesmente não cabe.

Resposta rápida

A série SH316 é um transmissor de pressão compacto tipo caneta com um sensor piezoresistivo de silício encapsulado em aço inoxidável. O corpo roscado padrão abrange a faixa de 0 a 7 kPa (aproximadamente 1 psi) até 0 a 70 MPa (10.000 psi / 700 bar), com precisão de ±0,2% ou ±0,5% da escala completa e opções de saída de 4-20 mA, 4-20 mA com HART, Modbus RS485 RTU, 0-5 V ou 0-10 V.

Além da rosca padrão, a série também é fornecida em quatro versões especiais na mesma plataforma de sensor: conexão tri-clamp para linhas sanitárias, um dissipador de alta temperatura (150/250/350 °C) para fluidos quentes, um diafragma de membrana nivelada para fluidos espessos ou fibrosos e uma vedação de diafragma flangeada para serviços corrosivos ou com tendência à cristalização.

O que os engenheiros querem dizer com transmissor de pressão "tipo lápis"

No setor, um transmissor de pressão tipo lápis geralmente se refere a um corpo de pequeno diâmetro com rosca, que se conecta diretamente à porta de processo, sem capilar, vedação remota ou invólucro volumoso. Os compradores também procuram o mesmo produto como transmissor de pressão compacto, transmissor de pressão OEM ou sensor de pressão em miniatura. Todos os quatro termos apontam para a mesma ideia: um corpo fino de aço inoxidável, uma conexão de processo rosqueada e nenhum espaço desperdiçado ao redor.

A série SH316 se enquadra nessa categoria. O elemento sensor e os componentes eletrônicos ficam alojados em uma caixa de aço inoxidável com uma face hexagonal para aperto com chave, e o comprimento total varia de aproximadamente 72 mm a 153 mm, dependendo da conexão elétrica escolhida. Esse tamanho compacto permite a instalação em um bloco hidráulico ou painel de controle, onde um transmissor com flange G1/2 colidiria com componentes adjacentes.

Como funcionam os transmissores de pressão tipo lápis

Dentro da caixa encontra-se um sensor piezoresistivo de silício. A pressão do processo deflete um diafragma, a deflexão altera a resistência em um circuito de ponte no chip de silício, e a eletrônica de condicionamento de sinal converte essa alteração em uma saída linear de 4-20 mA, tensão ou sinal digital. Como o elemento sensor é de estado sólido, o tempo de resposta é rápido, de 0,25 segundos, o que é importante quando se está protegendo uma bomba contra um pico de pressão ou detectando uma pulsação em uma linha hidráulica.

A precisão é de ±0,2% ou ±0,5% da escala completa, com estabilidade a longo prazo de ±0,2% do limite superior da faixa ao longo de 12 meses. A deriva térmica permanece abaixo de ±0,2% da escala completa por 10°C, e a unidade possui compensação de temperatura na faixa de 0 a 50°C. A capacidade de sobrecarga atinge 200% do limite superior da faixa, portanto, uma breve sobrecarga acima da faixa definida não danificará o sensor. Se o próprio instrumento falhar, a função de diagnóstico envia a saída para uma corrente de alarme, um pequeno detalhe que economiza muito tempo de solução de problemas em uma planta com alta demanda.

Especificações técnicas do transmissor de pressão tipo lápis

A tabela abaixo abrange o corpo roscado padrão. As configurações especiais descritas mais adiante mantêm o mesmo sensor e precisão, alterando apenas a conexão do processo ou a interface do diafragma.

Opções de saída, alimentação e fiação

A maioria dos transmissores de pressão tipo lápis em uso no campo utiliza alimentação padrão de 4-20 mA por loop de dois fios, pois se conectam diretamente a uma placa de entrada analógica de CLP existente sem necessidade de configuração adicional. Quando um técnico precisa verificar o zero e a escala a partir de um comunicador portátil sem precisar se aproximar do transmissor, a versão com alimentação de 4-20 mA e HART é a mais adequada.

Transmissor de pressão tipo lápis com saída de 4-20mA

Para plantas que migram para a integração digital direta, a saída Modbus RS485 RTU permite que o transmissor se comunique diretamente com um CLP ou RTU através de um barramento serial de dois fios, reduzindo a necessidade de placas de entrada analógicas. Oferecemos apenas Modbus RS485 RTU nesta linha, e não Modbus TCP/IP. Portanto, confirme se o seu dispositivo mestre suporta RTU sobre RS485 antes de especificá-lo. A alimentação é de 10 a 32 VCC para as versões com saída padrão e de tensão, no mínimo 18,5 VCC para HART e de 9 a 30 VCC para a versão RS485.

Materiais e partes molhadas

O material padrão do diafragma é o aço inoxidável SUS316L, que atende à maioria das aplicações com água, ar, óleo hidráulico e produtos químicos leves. Para fluidos que atacam o 316L, como certos ácidos ou salmouras ricas em cloreto, estão disponíveis diafragmas de Hastelloy C-276, tântalo ou titânio no mesmo corpo compacto, de modo que a área ocupada não se altera mesmo com a variação do fluido em contato com o líquido. A vedação é feita com fluoroborracha (FKM) e o material da conexão ao processo é o aço inoxidável SUS304 como padrão, com o SUS316L como opcional. Observe que este transmissor tipo lápis não é à prova de explosão, conforme o catálogo padrão. Portanto, para trabalhos em áreas classificadas como ATEX ou IECEx, solicite o transmissor de pressão com certificação ATEX, em vez de presumir que este modelo atende aos requisitos.

Configurações especiais para aplicações complexas

O sensor SH316 padrão com rosca funciona bem com gás limpo, água e óleo hidráulico. Quatro versões especiais estendem a mesma plataforma de sensor para meios sanitários, quentes, viscosos e corrosivos sem a necessidade de trocar de família de transmissores, de modo que a precisão, o tempo de resposta e o prazo de entrega permaneçam próximos aos da unidade padrão.

Sensor de pressão tipo lápis com conexão Tri-Clamp (Código T)

Transmissor de pressão tipo lápis com encaixe tri-clamp

Esta versão substitui a rosca G1/4 ou NPT por uma conexão tri-clamp sanitária, permitindo que o transmissor seja removido em segundos para limpeza ou trocado entre recipientes sem a necessidade de ferramentas. O tamanho da braçadeira não é fixo no catálogo padrão; portanto, informe-nos o tamanho desejado, por exemplo, 1,5 polegadas ou 2 polegadas, ao entrar em contato. Aplicações: linhas CIP para laticínios e bebidas, tanques de fermentação e cervejaria, recipientes de mistura para cosméticos e armazenamento de intermediários farmacêuticos. Esta é uma conexão mecânica tri-clamp, não um design higiênico certificado por si só; portanto, confirme conosco quaisquer requisitos 3-A ou EHEDG antes de especificá-la para um processo validado.

Transmissor de pressão tipo lápis para fluidos de alta temperatura

Os componentes eletrônicos padrão são classificados apenas para uma faixa de temperatura compensada de 0 a 50 °C; portanto, um processo operando a temperaturas muito mais altas do que essa faixa danificaria a placa de circuito se o sensor estivesse posicionado diretamente em contato com o processo. O dissipador de calor para altas temperaturas adiciona um tubo de extensão aletado entre a conexão do processo e a carcaça dos componentes eletrônicos, permitindo que o calor se dissipe antes de atingir o elemento sensor. Três versões estão disponíveis: R1 para fluidos com temperatura de até 150 °C, R2 até 250 °C e R3 até 350 °C. Aplicações: coletores de vapor saturado, circuitos de aquecimento de óleo térmico, câmaras de autoclaves e esterilizadores, linhas de alimentação de caldeiras de água quente e tubulações de transferência de asfalto ou betume.

Transmissor de pressão tipo lápis com design de diafragma de membrana embutida

Um diafragma padrão fica ligeiramente rebaixado dentro da rosca de conexão do processo. Em meios espessos, pegajosos ou fibrosos, esse pequeno recesso é suficiente para reter o produto, o que retarda o tempo de resposta e, em linhas de produção de alimentos ou farmacêuticas, torna-se um problema de limpeza. O design de membrana embutida monta o diafragma nivelado com a face da conexão, de modo que não há espaço para o acúmulo de material. É oferecido juntamente com a conexão tri-clamp ou a vedação de diafragma flangeada, já que ambas expõem o diafragma no limite do processo. Aplicações: purês e molhos alimentícios, lodo de águas residuais e pasta espessada, polpa de celulose e papel e tanques de mistura de adesivos ou resinas viscosas.

Selo de diafragma com conexão flangeada (Código D)

Para fluidos que atacariam diretamente o diafragma padrão de aço inoxidável SUS316L, ou que cristalizam e obstruiriam uma pequena porta, a opção de vedação com diafragma isola o sensor atrás de um diafragma secundário e um fluido de enchimento, conectados por meio de um conjunto de vedação flangeado ou roscado, em vez de uma rosca direta. O tamanho da vedação, a classificação do flange e o fluido de enchimento não são fixos no catálogo padrão; portanto, especifique-os ao fazer sua consulta, juntamente com a necessidade de uma vedação de montagem direta ou uma versão com montagem remota por capilaridade. Aplicações: vasos de reatores e tanques agitados em plantas químicas, serviço com enxofre fundido e salmoura cristalizada, linhas de fusão de polímeros de alta viscosidade e tanques contendo ácidos concentrados onde uma liga especial em contato com o fluido é necessária apenas na vedação.

Aplicações

• Circuitos de controle de processo em plataformas e unidades compactas, onde o espaço no painel é limitado.
• Sistemas hidráulicos e blocos de válvulas, monitoramento da pressão do cilindro ou do coletor
• Controles de refrigeração e HVAC, incluindo pressão de sucção e descarga do compressor.
• Construção de máquinas, integradas diretamente nos equipamentos OEM em vez de serem aparafusadas posteriormente.
• Bombas e compressores, para proteção contra funcionamento a seco e monitoramento da pressão de descarga.
• Medição do nível hidrostático em tanques e reservatórios, utilizando a faixa de 0 a 70 MPa para corresponder à profundidade do tanque.

Observamos que esse tamanho e estilo são especificados com mais frequência por fabricantes de máquinas no Sudeste Asiático para prensas hidráulicas e equipamentos de moldagem por injeção, por fabricantes de bombas na Austrália e Nova Zelândia que precisam de um transmissor que seja transportado dentro da carcaça da bomba, e por fabricantes de equipamentos móveis no Oriente Médio e na América do Sul que constroem unidades hidráulicas compactas para frotas de construção e mineração. As configurações especiais acima abrangem as mesmas regiões para linhas de processamento de alimentos, bebidas e produtos químicos, onde o corpo roscado padrão não é suficiente.

Por que escolher um transmissor de pressão tipo lápis?

Eis o argumento prático a seu favor. Primeiro, o corpo compacto resolve um problema real de montagem: transmissores flangeados volumosos não se encaixam em uma porta G1/4 em um manifold hidráulico, e este se encaixa. Segundo, uma única família de produtos abrange de 70 mbar a 700 bar, permitindo que uma equipe de compras de um fabricante de equipamento original (OEM) padronize uma única plataforma de transmissor para diversas faixas de pressão, em vez de manter em estoque cinco marcas diferentes.

Em terceiro lugar, a capacidade de sobrecarga de 200% e o tempo de resposta de 0,25 segundos oferecem proteção real contra picos de pressão comuns em aplicações hidráulicas e de bombas, e não apenas contra leituras em regime permanente em testes de bancada. Em quarto lugar, como o material do diafragma, a conexão e até mesmo o perfil do diafragma podem ser alterados sem a necessidade de modificar a carcaça, um engenheiro de projeto pode especificar a mesma plataforma de sensor para aplicações em água, linhas de vapor quente e tanques de limpeza CIP sanitários. Por fim, a saída selecionável (4-20 mA, HART, Modbus RS485 ou tensão) permite que o mesmo transmissor atenda tanto a um painel analógico antigo quanto a um novo projeto SCADA digital, sem a necessidade de redesenhar a montagem.

Cenário típico de aplicação

Uma solicitação comum que recebemos de fabricantes de equipamentos hidráulicos: um OEM precisa de um transmissor de pressão que caiba dentro de um bloco manifold com menos de 30 mm de folga ao redor da porta, que suporte picos de pressão de uma bomba de pistão e que ainda precise alimentar um CLP sem um conversor de sinal adicional. Nessa situação, normalmente recomendamos o SH316 na faixa de 0 a 35 MPa, com diafragma em aço inoxidável 316L, conexão de processo G1/2 e saída de 4-20 mA, dimensionado para que a faixa de precisão cubra a pressão de trabalho com margem de segurança dentro da classificação de sobrecarga de 200%.

Em relação às configurações especiais, uma solicitação típica de uma fábrica de bebidas ou laticínios pede uma versão com conexão tri-clamp e membrana de descarga, já que o transmissor fica diretamente em um circuito CIP e não pode ter um recesso onde resíduos se acumulem. Uma fábrica de óleo térmico ou vapor, por outro lado, geralmente solicita o dissipador de calor de alta temperatura R2 combinado com uma saída padrão de 4-20 mA, visto que o painel já possui fiação analógica e o único problema real a ser resolvido é manter o sensor resfriado.