Seramik ölçüm hücresi: korozyona dayanıklı, sağlam, hassas

VEGABAR 83 gibi metal basınç sensörleri kimya tesislerinde on yıllardan beri emniyet ve güvenilirlik sunmaktadır. Bu sensörler genellikle 316L gibi üstün kaliteli paslanmaz çelikten veya başka alaşımlardan üretilmektedir. Bu özellikleriyle en zorlu ve sert koşullar altında kullanıma en iyi şekilde elverişlidirler. Sağlam yapıları yüksek basınçlara ve aşırı sıcaklıklara dayanıklıdır. 

VEGA, CERTEC^® seramik ölçüm hücresini kendi geliştirdi ve üretimini de kendi yapıyor. Dünya genelinde bunları kendi yapan çok az üreticiden biri. Seramik ölçüm hücresi, seramik basınç sensörlerinin temelini oluşturmaktadır. Membran ve alüminyum oksit seramikten yapılmış ana gövde, karmaşık bir yöntemle temiz oda koşullarında altın macunla basılır ve yüksek sıcaklık altında bir cam lehim ile ölçüm hücresine bağlanır.

Seramiğin getirdiği birçok avantaj

Seramiğin korozyona karşı gösterdiği dirence ek olarak, seramik ölçüm hücresinin başka avantajları da vardır:

• Üstün kaliteli uzun süreli stabilite
• Yüksek derecede güvenilirlik
• Olağanüstü bir aşırı yük direnci

Seramik, uzun süreler boyunca ölçümlerin büyük bir hassasiyetle yapılmasını sağlar. Buna rağmen seramik ölçüm hücresine kimi zaman şüpheyle yaklaşılır, seramiğin kırılmaya yatkın olduğu kanısı yaygındır. VEGA Ürün Yöneticisi Robin Müller, bunun haksız bir endişe olduğunu söylüyor ve sözlerine şöyle devam ediyor: “Seramik ölçüm hücrelerinin aşırı yük direnci, metal hücrelere göre çok daha yüksektir. Metal membranlar çok yüksek basınca maruz kaldıklarında geri dönüşü olmayan bir deformasyona uğrayabilirken, seramik membran ana gövdeye yaslanır ve daha sonra yeniden orijinal konumuna geri döner.”

Seramik sensörlerin neme ve termal şoka karşı gösterdiği hassasiyet –ki bu daha önceleri metal ölçüm hücresi ile karşılaştırıldığında bir dezavantaj teşkil ediyordu– artık hiçbir sorun yaratmıyor. Bir taraftan sıcaklığın ölçülen basınç değeri üzerindeki etkisini telafi etmek için proses sıcaklığı ölçülürken, öte yandan seramik membranın arkasındaki cam dikişinde bulunan ikinci bir termal sensör en küçük sıcaklık değişikliklerini dahi algılıyor. Sensörün elektronik aksamının algoritması, termal şokların telafi edilmesini sağlıyor. Robin Müller, “Bu oldukça hassas sıcaklık ölçümünden elde edilen değerler de, ayrı bir sinyal olarak kullanılabiliyor,” diyerek bir başka yararlı fonksiyonu daha açıklıyor.

Vakum veya hidrojen ile çalışılan uygulamalar ölçüm teknolojileri için oldukça zorlu uygulamalardır. Vakum ortamında sıvıların kaynama noktası düşer. Bu nedenle kimi zaman metalik ölçüm hücresinin içindeki yağ, atmosferik kaynama noktasının altındaki sıcaklıklarda kaynamaya başlayabilir. Hidrojen söz konusu olduğunda, daha az önemli olmayan başka bir engel daha vardır: Hidrojen moleküllerinin metale, hatta metalik bir basınç ölçüm hücresinin ince membranına dahi nüfuz etmesi mümkündür. Robin Müller bu konuda, “Hidrojen metal membranın içine ve etrafına yayıldığında, arkasındaki aktarım ortamı yağı ile tepkimeye girer,” diye açıklama yapıyor. Bu tepkimede oluşan hidrojen birikintileri, ölçüm performansının kalıcı bir değişikliğe uğramasına yol açabilir.

Difüzyona ek olarak hidrojenle bağlantılı başka bir sorun da, malzemenin gevremesidir (kırılganlık). Ancak VEGA’nın hidrojen uygulamalarında sensörler için kullandığı dirençli malzemeler, difüzyona dayanıklı bağlantılar ve altın ve altın rodyum kaplamalarda böyle bir sorun söz konusu değildir. Bu bağlamda kuru seramik ölçüm hücreleri de önemlidir: Robin Müller buna ilişkin olarak, “Hidrojen ölçüm hücresinin içine girse bile, herhangi bir hasara neden olmaz,” diyor. Bu nedenle seramik basınç sensörlerinin, düşük basınçlarda çalışan elektrolizle hidrojen üretimi için son derece uygun olduğunu belirtiyor. 

Fark basınç ölçümü ile, kimya branşının uygulamalarında debi, seviye ve hazne basıncı ölçümleri için çok önemli veriler elde edilir. Fark basınç ölçümü ile örneğin şunlar yapılabilir:

• Basınç altında bulunan bir haznenin içindeki basınç ölçülür
• Orifis levhalarında debi ölçümü yapılır
• Bir filtre veya ısı eşanjörü izlenebilir

Stefan ve Tom, VEGA’nın seramik ölçüm hücresinin neden stabil olduğunu, VEGA Talk’ın bu bölümünde açıklıyorlar: