La pression est l'un des paramètres essentiels dans le domaine de la chimie. Enfin, les mesures de pression et de pression différentielle permettent également la mesure de niveau de remplissage ou de débit, ainsi que la surveillance de l'état des filtres. Cependant, dans l'industrie chimique, les capteurs de pression sont soumis à des exigences particulières. Les capteurs VEGA répondent à toutes ces contraintes, avec des cellules de mesure métalliques, mais aussi et surtout céramiques.
Les capteurs de pression à cellule métallique tels que le VEGABAR 83 fonctionnent avec sécurité et fiabilité depuis des décennies dans les installations chimiques. Ils sont habituellement conçus à partir d'acier inoxydable de première qualité, tel que le 316L ou d'autres alliages. Ils conviennent donc parfaitement à une utilisation dans des conditions difficiles. Grâce à leur construction robuste, ils résistent aussi bien aux pressions élevées qu'aux températures extrêmes.
VEGA fait partie des rares fabricants à l'échelle mondiale à avoir conçu et fabriqué sa cellule de mesure céramique CERTEC®en interne. Elle est la base des capteurs de pression céramiques. Au cours d'un processus complexe, la membrane et le corps de base en céramique d'oxyde d'aluminium sont imprimés avec de la pâte d'or dans des conditions de salle blanche puis assemblés en cellule de mesure par brasage au verre à haute température.
Les atouts de la céramique
Outre la résistance à la corrosion, la cellule de mesure céramique offre de nombreux avantages :
Elle garantit des mesures précises sur une longue période. Cependant, les cellules de mesure en céramique suscitent toujours le scepticisme, le matériau étant supposé être fragile. « Une inquiétude injustifiée », assure Robin Müller, responsable produits chez VEGA. « Les cellules de mesure céramiques sont beaucoup plus résistantes à la surcharge que les cellules métalliques. Alors que ces dernières peuvent subir des déformations irréversibles sous l'effet de très fortes pressions, la membrane céramique se plaque simplement contre le corps de base et revient ensuite à sa position initiale. »
Un autre argument à l'avantage de la cellule de mesure en céramique est qu'elle est sèche, c'est-à-dire sans huile. Aucune substance ne peut ainsi s'échapper et contaminer le process en cas de rupture de la membrane, à la différence d'une cellule de mesure métallique pour laquelle de huile est souvent utilisée comme fluide de transmission. Les exploitants et opérateurs en tirent également bénéfice lorsqu'il s'agit de mesurer des gaz agressifs et toxiques, car la sécurité joue un rôle particulièrement important dans ces cas-là. Même pour les applications avec les VEGABAR 82 ou 83 dans les acides et les bases, VEGA propose des matériaux très résistants pour les raccords process et la cellule de mesure avec en plus une « seconde ligne de défense ». Cela signifie que la cellule de mesure est séparée de l'électronique par un passage en verre étanche.
La sensibilité à l'humidité et aux chocs thermiques, qui était autrefois un inconvénient des cellules céramiques par rapport aux cellules de mesure métalliques, ne sont plus d'actualité depuis longtemps. Pour cela, on mesure d'une part la température process, ce qui permet de compenser son influence sur la mesure de pression. Et d'autre part, une seconde sonde de température intégrée directement derrière la membrane céramique, détecte de suite la moindre variation de température. Grâce à un algorithme intégré dans l'électronique du capteur, l'appareil compense intégralement les chocs thermiques. « Les valeurs de cette mesure de température relativement sensible sont également disponibles sous la forme d'un signal de mesure exploitable », précise Robin Müller.
Les applications sous vide ou impliquant de l'hydrogène posent des défis spécifiques pour les instruments de mesure. On sait que dans le vide, le point d'ébullition des liquides est abaissé, de sorte que l'huile des cellules de mesure métalliques peut commencer à bouillir alors que la température est inférieure au point d'ébullition atmosphérique. En présence d'hydrogène, il existe un autre obstacle de taille : les molécules d'hydrogène peuvent pénétrer dans le métal, y compris dans la fine membrane d'une cellule de mesure de pression. « Lorsque l'hydrogène se diffuse à travers la membrane, il réagit avec l'huile de transmission située derrière », explique Robin Müller. L'accumulation de gaz dans l'huile peut ainsi modifier durablement les performances de mesure.
Outre la diffusion, la fragilisation du matériau en rapport avec l'hydrogène est également un sujet de préoccupation. Les matériaux résistants, les raccords étanches à la diffusion et les revêtements en or et en or-rhodium utilisés par VEGA pour les capteurs dans le domaine de l'hydrogène ne présentent pas ce risque. Le recours à une cellule de mesure céramique sèche offre d'ailleurs un atout supplémentaire : « Même si de l'hydrogène pénétrait dans la cellule de mesure, cela ne causerait aucun dommage car elle est sèche», signale Robin Müller. Pour la production d'hydrogène par électrolyse, qui s'effectue à des pressions très faibles, « les capteurs de pression céramiques sont vraiment prédestinés ».
Dans les applications de l'industrie chimique, la mesure de pression différentielle fournit des données précieuses pour la mesure de débit, de niveau et de pression des cuves. Elle permet par exemple
Dans cet épisode de la série VEGA Talk, Stefan et Tom vous montrent pourquoi la cellule de mesure céramique VEGA est si stable :