Informations techniques - Capteurs de pression process

Informations techniques
Capteurs de pression process
p
Mesure de Niveau et Pression

2Capteurs de pression process
Sommaire
Sommaire
1 Description des capteurs ............................................................................... 3
2 Fonctionnement et application ...................................................................... 4
2.1 Procédé de mesure de pression........................................................................ 4
2.2 Principe de fonctionnement de la cellule ............................................................ 4
2.3 Propriétés des cellules de mesure en céramique ............................................ 5
3 Types et variantes .......................................................................................... 6
3.1 Aperçu des appareils .......................................................................................... 6
3.2 Versions électroniques ......................................................................................... 8
3.3 Les différences en bref ...................................................................................... 10
3.4 Plages de mesure .............................................................................................. 11
3.5 Raccords process ............................................................................................. 14
3.6 Agréments et certificats..................................................................................... 15
4 Caractéristiques techniques ........................................................................ 16
4.1 VEGABAR 14 ...................................................................................................... 16
4.2 VEGABAR 15 ...................................................................................................... 18
4.3 VEGABAR 40 ...................................................................................................... 20
4.4 VEGABAR 41 ...................................................................................................... 22
4.5 VEGABAR 44 ...................................................................................................... 24
4.6 VEGADIS 10 ....................................................................................................... 26
4.7 Caractéristiques techniques Ex........................................................................ 27
4.8 Cotes dimensionnelles ....................................................................................... 28
5 Montage ........................................................................................................ 36
5.1 Consignes de montage ..................................................................................... 36
5.2 Montage VEGADIS 10 ....................................................................................... 36
6 Branchement électrique .............................................................................. 37
6.1 Remarques de branchement ............................................................................ 37
6.2 Schémas de raccordement ............................................................................... 38
6.3 Exemples de branchement ............................................................................... 39
6.4 Consignes de branchement pour applications Ex ......................................... 39
6.5 Exemples de branchement pour applications Ex ........................................... 40
7 Mesure de vapeur échauffée avec le VEGABAR 40 ................................... 41
8 Capteurs de pression avec séparateurs ..................................................... 42
8.1 Généralités sur les séparateurs ....................................................................... 42
8.2 Applications ........................................................................................................ 42
8.3 Fonctionnement ................................................................................................... 42
8.4 Critères de sélection .......................................................................................... 43
8.5 Considération des erreurs ................................................................................ 43
8.6 Températures d’utilisation .................................................................................. 45
9 Accessoires .................................................................................................. 46

Capteurs de pression process 3
Particularités
• Cellules de mesure sèches en
céramique..
• Tenue maxi. aux surcharges :
150 x la plage.
• Haute résistance chimique aux
produits abrasifs et agressifs.
• Autosurveillance continue de
l’électronique et de la cellule.
• Plages de mesure pour pres-
sion absolue et relative.
• Signal de sortie numérique
(Profibus PA, HART®) ou
signal de sortie 4 … 20 mA.
• Précision de mesure au choix :
0,1 %, 0,25 % ou 0,5 %.
• Haute précision dans l’exploi-
tation numérique des données
de mesure.
• Stabilité dans le temps
meilleure que 0,1 %/12 mois.
• Stabilité en température
meilleure que 0,05 %/10 K.
• Turn down 1 : 30,
Turn up +95 %.
• Température du produit jusqu’à
400°C.
• Réglage sans pression (ré-
glage à sec).
• Fonction index suiveur valeur
crête pour pression et tempéra-
ture.
• Multicapteur - deux valeurs de
mesure un capteur : les cap-
teurs Profibus PA délivrent en
dehors du signal pression éga-
lement la température de la cel-
lule comme information com-
plémentaire.
• Solutions spéciales aseptiques
pour l’industrie alimentaire et
pharmaceutique (FDA, 3A,
EHEDG).
• Réglage/affichage possible
également dans le boîtier dé-
porté VEGADIS 10.
Description des capteurs
1 Description des capteurs
Avec les capteurs de pression pro-
cess VEGA, vous disposez d’un sys-
tème de mesure de pression process
performant et éprouvé. Les perfec-
tionnements continus en particulier
dans le domaine des tout nouveaux
matériaux sont les garants de qualité
et de précision de nos appareils.
Cette qualité ne se concentre pas
seulement dans la perfection d’usi-
nage des appareils et dans leur haute
tenue au vieillissement, mais aussi et
surtout dans leur système modulaire
de raccords au process répondant
parfaitement de par leur capacité
d’adaptation à l’évolution des exigen-
ces de votre process. Une particula-
rité commune à tous les capteurs
VEGA est leur cellule de mesure céra-
mique capacitive, absolument sèche.
Cette cellule CERTEC® possède une
membrane en céramique-saphir® de
grande pureté.
La plus haute précision et la
meilleure stabilité dans le temps ca-
ractérisent ces capteurs, mis au point
et perfectionnés en coopération avec
les branches les plus diverses de l’in-
dustrie pour les exigences les plus
élevées. Tout un éventail de maté-
riaux et de types d’appareils permet-
tent une application universelle dans
tous les produits qu’ils soient agres-
sifs ou abrasifs ou dans les process
aux conditions aseptiques les plus
élevées (industries alimentaires ou
pharmaceutiques).
Les capteurs trouvent leur applica-
tion dans :
- la chimie
- l’industrie pharmaceutique / des
cosmétiques
- dans la pétrochimie
- le secteur des eaux / eaux usées
- l’industrie des produits alimentaires
- l’industrie des boissons
- l’industrie papetière
- la construction navale
- les industries graphiques
- l’industrie minière
- l’industrie mécanique.
Pour la sortie du signal de mesure,
vous disposez de plusieurs varian-
tes :
- 4 … 20 mA
- HART®
- Profibus PA
Les capteurs de pression process
vous sont proposés dans les versions
de réglage et d’affichage les plus di-
verses.
Pour les applications en atmosphères
explosibles, en réservoirs pressuri-
sés, dans la fabrication sous condi-
tions hygiéniques ou encore comme
partie d’une sécurité antidéborde-
ment, VEGA vous propose des appa-
reils certifiés et agréés selon :
- CENELEC EEx ia IIC
- PTB Ex-Zone 0 (Allemagne)
- EHEDG
- WHG
-3A
- FDA

4Capteurs de pression process
Fonctionnement et application
16 µm
Coupe d’une cellule céramique pour mesure de
pression relative
électrodes
plaquées or
Pmes.
brasage
en verre
2.1 Procédé de mesure de
pression
On différencie en général trois mesu-
res de pression physiques différen-
tes :
- la mesure de pression absolue,
- la mesure de pression relative et
- la mesure de pression différen-
tielle.
Les capteurs de pression process
présentés dans cette notice d’infor-
mations techniques sont proposés
comme capteurs de pression abso-
lue ou relative.
2 Fonctionnement et application
Mesure de pression absolue
Dans la mesure de pression absolue,
la pression référentielle à laquelle se
rapportent toutes les valeurs de me-
sure, est le vide absolu. Dans une
cuve non pressurisée, ces capteurs
vous indiquent la pression atmosphé-
rique régnant dans la cuve. C’est
pourquoi ils peuvent être également
utilisés comme baromètre.
Mesure de pression relative
Dans la technique de mesure de
pression, celle selon le principe de
pression relative est la plus souvent
utilisée. La pression environnante
(pression atmosphérique) régnant à
l’instant sert de pression de réfé-
rence. Les capteurs de pression rela-
tive indiquent donc zéro bar sous
pression atmosphérique.
Mesure de pression différentielle
Les capteurs de pression différen-
tielle mesurent la différence entre
deux pressions. Par l’intermédiaire
de deux raccords au process, les
deux pressions à mesurer sont trans-
mises à un élément de mesure.
2.2 Principe de fonctionne-
ment de la cellule
Principe condensateur à plaques
La céramique-saphir® – un tout nou-
veau matériau – constitue la base de
la cellule de mesure CERTEC®. Cette
cellule se compose d’un corps en
céramique uni à une membrane en
céramique par brasage au verre.
Cette unité imprimée à l’intérieur par
une couche d’or forme les plaques
d’un condensateur.
L’„écart entre les plaques“ c’est à
dire entre le corps en céramique et la
membrane est de 16 µm. Le déplace-
ment microscopique de la membrane
sur la plage de mesure entraîne par la
variation de l’écart entre les plaques
des variations de capacité.
Cette variation de capacité est saisie
par un ASIC (Application Specific
Integrated Circuit) et convertie par le
préamplificateur intégré avec
microcontrôleur en un signal propor-
tionnel à la pression . L’exploitation
numérique exacte des valeurs de me-
sure avec sa haute résolution permet
une précision de mesure remarqua-
ble.
Pair
Cmes.
Créf.
membrane
corps de
base
Autotest et autosurveillance
Pour augmenter la sécurité de fonc-
tionnement, les capteurs de pression
sont soumis automatiquement à une
autosurveillance continue. Elle impli-
que les valeurs de mesure, la tempé-
rature et la tension de service.
Les capteurs de pression process
avec la cellule de mesure céramique
CERTEC® offrent en plus l’avantage
d’une autosurveillance continue jus-
qu’à la membrane : les capacités de
mesure et de référence de la cellule
sont constantes.
Si, dans le cadre de ces routines de
contrôle, l’appareil détecte un défaut
ou une panne de fonctionnement, il
s’ensuite une signalisation de défaut.
Celle-ci peut être exploitée ensuite
par un transmetteur ou par un sys-
tème d’exploitation des signaux ins-
tallé en aval (p.ex. un API).
Principe de mesure de pression absolue, rela-
tive et différentielle
absolue relative différentielle
P1P2
PP
Pref.
P = 0
(vide)

Capteurs de pression process 5
Tenue aux surcharges
La cellule de mesure CERTEC® en
céramique-saphir® garantit une te-
nue aux surcharges pouvant attein-
dre 150x la plage de mesure. Lors-
qu’un capteur est soumis à des pics
de pression pouvant atteindre 20 à
40x la pression nominale, pics dus
p.ex. à des vannes à ouverture ou fer-
meture rapide (20 ms), la pression
augmente tellement pour quelques
millisecondes qu’elle détruit les cap-
teurs conventionnels moins résis-
tants.
Propriétés de la cellule de mesure
CERTEC®
• Elément de mesure céramique ca-
pacitif sec en céramique-saphir®
(Al2O3 à 99,9 %).
• Versions pour mesure de pression
relative et absolue (plages de me-
sure comprises entre
-1 bar … 0,1 bar … 60 bar).
• Tenue exceptionnelle aux surchar-
ges (jusqu’à 150x la plage; égale-
ment dynamique!).
• Excellente reproductibilité et stabi-
lité à long terme.
• Tenue remarquable à l’abrasion et
à la corrosion.
• Volume d’air interne minimal.
• Possibilité d’un montage absolu-
ment arasant.
• Testé FDA.
• Autosurveillance continue inté-
grée.
• Thermo-sonde intégrée.
raccord process
métallique
joint d’étanchéité
céramique
Capteur de pression absolument arasant avec
concept ion d’étanchéité brevetée
Fonctionnement et application
2.3 Propriétés des cellules
de mesure en céramique
La céramique-saphir® mise au point
par VEGA est un oxyde d’aluminium
de granulométrie particulièrement
fine avec une grosseur de grain
moyenne de 2,5 µm seulement, tan-
dis que celle d’autres céramiques est
supérieure à 30 µm. Avec une pureté
de 99,9 % non égalée jusqu’ici, la
céramique-saphir® de la cellule CER-
TEC® atteint des qualités mécaniques
et chimiques absolument remarqua-
bles :
- absolument sans hystérésis
- propriétés de ressort idéales
- extrême tenue aux surcharges
- résistance exceptionnelle à la cor-
rosion et aux acides
- haute tenue aux produits même les
plus abrasifs
- grande dureté
- sans aucun vieillissement
Résistance chimique
Des essais sur le site et des séries de
test ont été effectués respectivement
avec de la soude caustique à 10 %,
de l’acide chlorhydrique, sulfurique,
phosphorique et nitrique en vue d’un
vieillissement artificiel de la cérami-
que-saphir®. Ce matériau s’est avéré
être d’une tenue à la corrosion ex-
ceptionnelle.
Tenue à l’abrasion
L’abrasion est une usure par frotte-
ments, au cours de laquelle d’infimes
particules dures enlèvent les co-
peaux les plus petits. La céramique
résiste à ce processus d’abrasion.
10 fois plus dur que l’acier V4A, la
membrane en céramique-saphir®
empêche ainsi l’abrasion ou la dété-
rioration de la membrane par un enlè-
vement microscopique. Qu’il s’agisse
d’une suspension de papier chargée
de débris métalliques et ressemblant
plutôt à une pâte émeri ou que ce soit
du chocolat aux noisettes extrême-
ment abrasif par des fragments de
noisettes très fins, la céramique très
dure résiste à tout genre d’usure de la
membrane.
Absolument arasant
Le concept d’étanchéité unique en
son genre comparé aux autres cap-
teurs permet une construction abso-
lument arasante, propriété extrême-
ment importante dans de nombreu-
ses applications.
Dans l’industrie alimentaire et phar-
maceutique, une construction ara-
sante est une condition sine qua non
à l’achat d’un capteur. Outre une lon-
gue durée de vie, hautes précision et
stabilité à long terme, robustesse et
simple mise en service, le capteur
doit satisfaire également à des exi-
gences strictes posées à l’hygiène et
à la stérilité. GMP, GHP, FDA, stérili-
sation, EHEDG et 3A sont des termes
dont le rôle est essentiel dans la tech-
nique de mesure des secteurs ali-
mentaires et pharmaceutiques. Le
capteur doit pouvoir être nettoyé et
stérilisé à 100 % par le CIP (Cleaning
in place) et le SIP (Sterilisation in
place). Un capteur absolument ara-
sant en est la clé.
Les encrassements adhèrent de pré-
férence dans les pores, interstices,
orifices et griffures. Ceux-ci sont évi-
tés par la construction arasante et la
qualité de surface de la cellule.