Traductoare de Presiune și de Nivel

1. Traductoare de presiune

1.1. Consideraţii generale

Traductoarele de presiune reprezintă una dintre categoriile de traductoare care cunosc o largă răspândire în automatizările industriale, presiunea constituind un parametru de bază pentru numeroase procese tehnologice.

În multe ramuri industriale, ca de exemplu industria petrolului, chimiei, termoenergetică etc., reglarea presiunii este chiar determinantă pentru asigurarea desfăşurării corecte a întregului proces tehnologic.

1.2. Definiţii. Unităţi de măsură a presiunii

Presiunea reprezintă o mărime esenţială pentru descrierea stării unui fluid.

Fluidele se caracterizează prin faptul că pot să curgă cu uşurinţă (straturile acestora alunecă uşor unele faţă de celelalte). Din categoria acestora fac parte lichidele şi gazele. Delimitarea lichidelor de gaze se poate face prin aceea că primele au o suprafaţă liberă care la echilibru este plană şi orizontală, pe când gazele nu au această suprafaţă ele ocupând tot volumul incintei în care sunt introduse. O a doua deosebire este aceea că lichidele sunt practic incompresibile, pe când gazele sunt compresibile.

Legile generale ale fluidelor se studiază pentru fluidele perfecte; un lichid perfect este acela la care straturile se pot deplasa unul faţă de celălalt fără frecare (nu există vâscozitate) şi al cărui volum nu poate fi modificat prin comprimare, iar un gaz perfect este un gaz la care, pentru o anumită cantitate, produsul dintre presiunea şi volumul acestuia este constant (respectă legea Boyle-Mariotte). In realitate nu există fluide perfecte, ci fluide reale, care respectă într-o măsură mai mare sau mai mică proprietăţile fluidelor perfecte. Metodele de măsurare a presiunii sunt adaptate fluidelor reale.

Definiţia presiuniiConsiderând fluidele ca medii continue, într-o masă oarecare de fluid fiecare element de volum suportă acţiunea unor forţe din partea restului de fluid, care în cazul fluidului perfect sunt perpendiculare (normale) pe fiecare suprafaţă a volumului unitar considerat.

O forţă F, uniform repartizată pe o suprafaţă S, exercită pe această suprafaţă o presiune p a cărei valoare este dată de:

p = F/S

Pe baza relaţiei de mai sus se poate deduce uşor că în general măsurările de presiune sunt legate de fapt de măsurările de forţă, ceea ce face ca o serie întreagă de metode de măsurare a presiunilor (ca de exemplu, cele bazate pe efecte piezoelectrice, magnetostrictive, utilizând elemente elastice, mărci tensometrice etc.) să poată fi aplicate şi în domeniul măsurării forţelor, şi invers.

Presiunea atmosferică, absolută, diferenţialăPresiunea exercitată de învelişul gazos care înconjoară globul pământesc se numeşte presiune atmosferică (barometrică). Întrucât presiunea atmosferică variază în raport cu altitudinea, s-a ajuns la necesitatea de a stabili o presiune atmosferică de referinţă faţă de care să se considere starea fizică a unui corp. Această presiune stabilită convenţional se numeşte presiune normală.

S-a definit astfel presiunea normală tehnică, ca fiind presiunea exercitată de o coloană de mercur de înălţime 735,56 mm.

În practica măsurării presiunii se pot întâlni de obicei trei situaţii:

a) – măsurarea presiunii în raport cu vidul absolut (considerat de presiune zero)- situaţie în care rezultă presiunea absolută;

b) – măsurarea diferenţelor de presiune faţă de cea atmosferică. Această diferenţă poartă numele de presiune relativă sau efectivă (presiunile măsurate cu manometre sunt în general presiuni efective). După cum această diferenţă este pozitivă sau negativă, mai poartă numele de suprapresiune sau depresiune. Relaţia dintre presiunea efectivă şi presiunea absolută este:

pa = pe + 1,01325 -  [bar]

în care: pa este presiunea absolută; pe – presiunea efectivă;  - factor de corecţie reprezentând diferenţa dintre presiunea atmosferică normală şi presiunea atmosferică reală în momentul măsurării.

c) -măsurarea diferenţei de presiune faţă de o valoare de referinţă convenţională (care poate fi aleasă de utilizator în funcţie de cerinţele procesului tehnologic).

În acest caz rezultatul măsurării poartă denumirea de presiune diferenţială.

Presiune statică şi dinamică. Acesti termeni se utilizează în cazul fluidelor în mişcare. Considerând o suprafaţă plană care separă două mase de fluid în mişcare, presiunea care se exercită pe cele două mase de fluid în planul lor de separaţie este presiunea statică. Dacă în acelaşi curent de fluid se pune un obstacol, în punctul de oprire viteza fluidului se anulează şi întreaga energie cinetică specifică a lichidului apare sub formă de presiune. Presiunea din punctul de oprire se numeşte presiune totală. Diferenţa dintre presiunea totală şi cea statică poartă numele de presiune dinamică.

• Unităţi de măsură a presiunii.

Unitatea de măsură pentru presiuni din cadrul sistemului internaţional (SI) este newtonul pe metru pătrat (N/m2), care mai poartă numele şi de pascal (Pa). Pe lângă această unitate, în tehnică este larg răspândită o unitate tolerată, şi anume kilogramul-forţă/metru pătrat, kgf/m2, sau un multiplu al acestuia, kgf/cm2, numit şi atmosferă tehnică (at), deoarece permite o reprezentare comodă şi simplă a valorilor presiunilor mari.