Que sensor de pressão escolher?

Para escolher um sensor de pressão, é fundamental saber que há três tipos de pressão e, consequentemente, de sensores.

A maioria dos sensores de pressão mede a deformação de uma membrana sob o efeito da pressão que é aplicada sobre ela e cujo valor se quer determinar. Como a membrana tem duas faces, a segunda face está sujeita a uma outra forma de pressão, a chamada pressão de referência. A deformação medida resulta, então, da diferença de pressão entre as duas faces da membrana.

Em função da pressão de referência, identificam-se três tipos de pressão e de sensores:

• Pressão absoluta: num sensor de pressão absoluta, a segunda face da membrana é submetida à pressão do vácuo e a sua deformação corresponde exatamente à pressão medida.
• Pressão relativa: num sensor de pressão relativa, a segunda face da membrana é submetida à pressão atmosférica e a sua deformação corresponde à diferença entre a pressão absoluta medida e a pressão do ambiente.
• Pressão diferencial: um sensor de pressão diferencial possui duas entradas, uma para cada face da membrana, correspondendo a sua deformação à diferença de pressão entre as duas entradas.

Resumindo a diferença entre sensores de pressão absoluta e sensores de pressão relativa, os sensores de pressão absoluta medem a pressão em relação a um ponto de referência que é o vácuo, enquanto os sensores de pressão relativa têm como ponto de referência a pressão atmosférica e medem a diferença entre a pressão de processo e a pressão atmosférica.

Assim, a escolha de um sensor depende, antes de mais, do ponto de referência: pretendo conhecer o valor da pressão em relação à pressão atmosférica ou não?

O sensor de pressão absoluta é o único capaz de medir a pressão atmosférica, por isso, poderá ser utilizado para medir a pressão barométrica. Entre as várias aplicações possíveis destes dispositivos, encontra-se a medição de altitude com base na variação da pressão atmosférica que acompanha as mudanças de altitude.

A pressão atmosférica pode variar cerca de 30 mbares por influência do clima e cerca de 200 mbares consoante a altitude a que o sensor se situa (entre o nível do mar e 2 000 m de altitude). Portanto, o sensor de pressão relativa pode apresentar um valor de pressão medida contendo um erro de medição devido a variações na pressão atmosférica. Este erro pode ser insignificante quando se trata de medir pressões elevadas, mas substancial na medição de baixas pressões. Neste caso, é melhor utilizar um sensor de pressão absoluta.

Relembremos a diferença entre sensores de pressão absoluta e sensores de pressão relativa.

Os sensores de pressão absoluta medem a pressão em relação a um ponto de referência que é o vácuo. Já os sensores de pressão relativa têm como referência a pressão atmosférica ambiente e medem a diferença entre a pressão de processo e a pressão atmosférica.

Assim, a escolha de um sensor depende, antes de mais, do ponto de referência: pretendo conhecer o valor da pressão em relação à pressão atmosférica ou não?

É preferível optar por um sensor de pressão relativa quando se deseja eliminar a influência da pressão atmosférica na medição. Por exemplo, ao usar um sensor de pressão para medir a pressão hidrostática de um líquido num tanque a fim de aferir o seu nível, como a superfície do líquido está também sujeita à pressão atmosférica, o sensor de pressão relativa permite medir apenas a pressão hidrostática, ignorando as variações da pressão atmosférica.

Os sensores de pressão diferencial possuem duas entradas de pressão e são utilizados para medir a diferença de pressão entre dois pontos. São adequados, nomeadamente, para aplicações de medição de caudal por meio de elementos primários, ou deprimogéneos.

Uma vez identificado o tipo de pressão que pretende medir, deverá escolher o tipo de tecnologia do sensor.

Nos sensores de pressão piezorresistivos, é aplicada pressão sobre um elemento sensor, que resulta numa variação da sua resistência. Os sensores de pressão piezorresistivos apresentam alta sensibilidade, ótima resistência térmica e são robustos, mas o seu sinal de saída é fraco.

Nos sensores de pressão piezoelétricos, a pressão é exercida sobre um elemento sensor constituído por um material piezoelétrico, gerando uma tensão elétrica nos terminais do elemento. Geralmente, estes sensores possuem uma faixa de medição bastante ampla e ótima resistência térmica. Contudo, geram um sinal de saída fraco e oferecem menos precisão do que os sensores piezorresistivos.

Nos sensores de pressão capacitivos,  a membrana, ou diafragma, constitui uma das placas de um condensador. Sob a ação da pressão, a membrana deforma-se, fazendo assim variar a capacidade do condensador. Graças à sua grande precisão e elevada sensibilidade, estes sensores podem medir baixas pressões na ordem dos milibares. Todavia, não são adequados para aplicações em que existam vibrações, pois estas podem afetar as medições realizadas com este tipo de sensores.

Depois de decidir se pretende medir uma pressão absoluta, relativa ou diferencial e de selecionar o tipo de tecnologia mais apropriado, poderá ter em conta os critérios que se seguem, não menos importantes para a escolha de um modelo adequado às suas necessidades.

• Em primeiro lugar, é essencial escolher um sensor cuja faixa de medição corresponda à faixa de pressão que deverá medir, levando em consideração as condições normais e as possíveis variações ocasionais da pressão.
• A temperatura de funcionamento é igualmente importante. A maior parte dos sensores possui uma faixa de temperatura de funcionamento entre -25°C e 100°C. Para operar com temperaturas mais altas, deverá optar por um sensor projetado especificamente para esse efeito.
• Como para qualquer outro sensor, é crucial escolher um sensor de pressão cujo sinal de saída corresponda ao circuito de medição ou de controlo em causa.
• O último critério de seleção importante será a configuração do sensor e a forma como este é montado no ponto de medição. A maioria dos sensores possui uma rosca, podendo assim ser facilmente montados num ponto situado num tubo, num tanque, etc. Também existem sensores equipados com flanges, sensores em miniatura a soldar em placas de circuito impresso, etc. A montagem dos sensores com membrana rasante apresenta igualmente vantagens. Nos dispositivos com esta configuração, a membrana do sensor encontra-se nivelada com a parede do tubo, o que evitará problemas de entupimento causados pela acumulação de matéria nas zonas sem escoamento. Tal configuração revela-se bastante útil para operar com fluidos que contenham partículas suspensas, nomeadamente na indústria agroalimentar.