Um painel de bombas acionadas por inversor de frequência, cabos de potência dividindo a mesma eletrocalha com o sinal de 4…20 mA, e um transmissor de pressão cuja leitura "dança" toda vez que o motor acelera. Em outra planta, a mesma medição precisa ficar estável num galpão que vai de 5 °C no inverno a 45 °C perto do forno. Esses dois problemas, ruído elétrico e deriva com a temperatura, são exatamente o que o transmissor de pressão série 21Y da KELLER foi projetado para resolver.
Abaixo você encontra como funciona a compensação de temperatura da linha Y, o que o datasheet garante em números, como dimensionar a malha de 4…20 mA e quando faz sentido olhar para as versões Ei (23(S)Y Ei, 25 Y Ei e 26 Y Ei).
O que a linha Y faz de diferente: compensação de temperatura por campos
Todo sensor piezorresistivo sofre influência da temperatura: o zero e o ganho (sensibilidade) mudam quando o sensor esquenta ou esfria. Numa compensação simplificada, o erro tende a crescer à medida que a temperatura se afasta da condição de calibração.
Na linha Y, o transmissor tem um circuito adicional com um sensor de temperatura interno. Durante a calibração na fábrica, a faixa de temperatura é dividida em campos de 1,5 K. Para cada campo são calculados dois valores de correção, um para o ponto zero e outro para o ganho, gravados numa EEPROM. Em operação, o circuito lê a temperatura, busca os valores do campo correspondente e corrige o sinal de pressão. A eletrônica comporta até 120 campos, o que cobre até 180 K de faixa.
Atenção a um erro comum: o sensor de temperatura da série 21Y serve para corrigir a medição de pressão. O transmissor não entrega um sinal de temperatura e não é um instrumento para medir temperatura de processo.
A resposta é rápida: limitação de frequência de 2 kHz e tempo de resposta (0…99%) abaixo de 5 ms ao ligar a alimentação.
Especificações do transmissor de pressão série 21Y
Os dados abaixo são do datasheet KELLER da Série 21 Y. Todas as faixas intermediárias são possíveis.
| Item | Série 21 Y |
|---|---|
| Faixas | PR (relativa): 2…10 bar · PA (selada) e PAA (absoluta): 2…1000 bar |
| Sobrepressão | 2 × a faixa, máximo 1100 bar |
| Linearidade (com histerese e repetibilidade) | típ. ±0,25 %FS · máx. ±0,5 %FS |
| Margem de erro total | máx. ±1,0 %FS (0…50 °C) · máx. ±1,5 %FS (-10…80 °C) |
| Estabilidade | PR: máx. ±0,5 %FS · PA/PAA: máx. ±0,3 %FS |
| Saídas | 4…20 mA a 2 fios (8…32 VDC) · 0…10 V a 3 fios (13…32 VDC, carga > 5 kΩ) · 0,5…4,5 V a 3 fios, não raciométrica (limitação 0,1…4,9 V, 8…32 VDC, carga > 5 kΩ, consumo máx. 4 mA) |
| Isolamento | > 10 MΩ a 300 VDC |
| Temperatura de operação/armazenamento | -40…100 °C |
| Conexão de processo | G 1/4" macho, G 1/8" macho, 7/16"-20 UNF macho e fêmea |
| Conexão elétrica e proteção | M12 de 4 pinos ou Packard: IP67 · mPm: IP65 (com o conector correspondente montado) · cabo: IP54 |
| Partes molhadas | Aço inox AISI 316L, junta externa Viton®, sem juntas internas |
| Vida útil e peso | > 10 milhões de ciclos (0…100 %FS a 25 °C) · 38 g (G 1/8") ou 50 g (G 1/4") |
Na prática, três pontos pesam na especificação:
- Tipo de referência: a versão PR (zero na pressão atmosférica) vai só até 10 bar. Acima disso, a opção é a PA, selada, com zero em 1000 mbar absolutos. A diferença entre as referências está explicada em pressão absoluta, manométrica e diferencial.
- Faixa de 1000 bar: o datasheet restringe essa faixa a aplicações estáticas. Para pulsação forte, escolha uma faixa com folga.
- Referência atmosférica na PR: ela entra pelo conector ou pelo cabo. Se o capilar do cabo for esmagado ou a ponta ficar vedada, ou se o conector for montado de forma que bloqueie o respiro, o zero passa a acompanhar a pressão presa e não a atmosférica.
Ruído elétrico e inversores de frequência
Segundo o datasheet, a série Y supera o nível de imunidade exigido pela marcação CE por um fator de até 10, tanto para campos conduzidos quanto irradiados. Ela também é altamente imune a tensões externas entre a carcaça e o conector elétrico, situação típica quando o transmissor está montado numa tubulação aterrada perto de motores acionados por inversor. O isolamento de > 10 MΩ a 300 VDC completa o quadro para ambientes industriais severos.
Isso não dispensa boas práticas de instalação: cabo blindado para o sinal, separação dos cabos de potência e aterramento em um único ponto continuam valendo.
Exemplo: dimensionando a malha de 4…20 mA
Considere um 21 Y PR de 0…10 bar com saída de 4…20 mA, alimentado por uma fonte de 24 VDC.
1. Resistência máxima da malha
Rmáx < (U − 8 V) / 0,025 A
Com U = 24 V: (24 − 8) / 0,025 = 640 Ω. Essa é a soma da entrada do CLP ou indicador, do cabo e de qualquer barreira ou indicador em série. Com uma fonte de 12 V, o limite cai para (12 − 8) / 0,025 = 160 Ω. Uma entrada de CLP de 250 Ω já não funciona: a malha não consegue chegar a 20 mA e o topo da escala fica cortado. Nesse caso, use uma fonte de 24 V.
2. Conversão do sinal
I = 4 mA + 16 mA × (P / 10 bar)
A 6 bar: 4 + 16 × 0,6 = 13,6 mA. Cada bar vale 1,6 mA.
3. O que a margem de erro significa em bar
Margem de erro total de ±1,0 %FS entre 0 e 50 °C, numa faixa de 10 bar, equivale a ±0,1 bar (ou ±0,16 mA) em qualquer ponto da escala. Entre -10 e 80 °C, o limite passa a ±1,5 %FS, ou ±0,15 bar. Como o erro é em % do fundo de escala, superdimensionar a faixa custa caro: o mesmo transmissor em 0…100 bar teria ±1 bar de margem. Veja mais exemplos em precisão em %FS e % da leitura.
4. Sobrepressão
Para 0…10 bar, a sobrepressão é 2 × 10 = 20 bar. Picos acima disso (golpe de aríete, fechamento rápido de válvula) podem danificar o sensor.
Configurações sob encomenda
O datasheet lista opções que costumam resolver aplicações fora do padrão:
- outras faixas de temperatura, sob encomenda (intervalo máximo de -40…120 °C);
- óleo de enchimento fluorocarbonado, compatível com oxigênio; azeite de oliva; ou óleo para temperatura menor (-55 °C);
- outras conexões de processo e elétricas, além de diferentes características e comprimentos de cabo.
A saída de 0,5…4,5 V da 21 Y não é raciométrica. Para sinal raciométrico de 0,5…4,5 V, o datasheet indica outra série; consulte a equipe técnica antes de especificar.
Séries 23(S)Y Ei, 25 Y Ei e 26 Y Ei: a linha Y com segurança intrínseca
As versões Ei usam a mesma compensação de temperatura por campos de 1,5 K, com construção e certificação para segurança intrínseca. Cada série tem uma construção diferente:
- 23 Y Ei (0,2…2 bar): sensor de montagem flutuante, o-ring interno;
- 23 SY Ei (1…1000 bar): soldada, sem vedações internas;
- 25 Y Ei (0,5…600 bar): membrana faceada (flush), soldada, conexão G 1/2";
- 26 Y Ei (0…20 bar): formato de sonda de nível.
| Item | 21 Y | 23(S)Y Ei / 25 Y Ei / 26 Y Ei |
|---|---|---|
| Margem de erro (0…50 °C) | máx. ±1,0 %FS | 2…1000 bar: típ. ±0,3 %FS, máx. ±0,5 %FS |
| Margem de erro (-10…80 °C) | máx. ±1,5 %FS | 2…1000 bar: típ. ±0,4 %FS, máx. ±0,7 %FS |
| Saídas | 4…20 mA · 0…10 V · 0,5…4,5 V | 4…20 mA (10…30 VDC) · 0…10 V · 0…5 V |
| Conexão elétrica | M12, Packard, mPm, cabo | Binder, GSP (DIN 43650), M12, Souriau, cabo |
| Proteção | IP54 a IP67 | IP65 a IP67 (conector) · IP68 (prensa-cabo) |
| Temperatura | -40…100 °C | até -20…100 °C (T4, poeira); faixas menores nas classes T5/T6 |
| Certificação | — | ATEX: II 1G Ex ia IIC T6-T4 · II 1D Ex ia IIIC T 130 °C · IBExU 10 ATEX 1124 X |
Um ponto precisa ficar claro: a certificação das versões Ei é europeia (ATEX). Esses modelos não possuem certificação Inmetro, e no Brasil equipamentos elétricos para atmosferas explosivas precisam de certificação de conformidade do Inmetro. Por isso, esses modelos não atendem à exigência brasileira para área classificada. Fale com a equipe técnica para avaliar a sua aplicação. O conceito de segurança intrínseca está explicado no artigo sobre transmissores de pressão com segurança intrínseca.
Se a necessidade for medir nível de água em área comum, sem exigência Ex, existe a sonda de nível Série 26Y, de 0,2 a 10 bar (2 a 100 m de coluna d'água) e proteção IP68.
Quando a série 21Y não é a melhor escolha
- Precisão melhor que ±1 %FS na faixa toda: a margem máxima de ±1,0 %FS atende controle e monitoramento industrial, mas não é para ensaio de referência.
- Pressão relativa acima de 10 bar com zero atmosférico: a PR para em 10 bar; acima, a PA tem zero em 1000 mbar absolutos, e a variação barométrica entra no resultado.
- Ambiente molhado com saída por cabo: a versão com cabo é IP54. Para respingo ou lavagem, prefira conector M12 ou Packard (IP67) com o conector correspondente montado.
- Área classificada: a 21 Y não é um produto Ex. A linha Y com certificação ATEX é a família 23(S)Y Ei / 25 Y Ei / 26 Y Ei, que não tem certificação Inmetro.
Para entender o papel do transmissor numa malha de controle e as alternativas de saída, veja o guia o que são transmissores de pressão.
Resumo
O transmissor de pressão série 21Y combina compensação de temperatura por campos de 1,5 K, alta imunidade eletromagnética e isolamento de 300 VDC num corpo compacto de inox 316L. É uma escolha sólida para aplicações industriais com inversores de frequência e variação de temperatura. A família Ei tem certificação europeia ATEX, não Inmetro.
Precisa especificar faixa, conexão e saída para a sua aplicação? Veja a página da Série 21 Y, compare com as séries 23(S)Y Ei, 25 Y Ei e 26 Y Ei e fale com a equipe técnica da Kelltech.
Fale com um especialista e encontre o produto certo para a sua aplicação.Equipe técnica da Kelltech, distribuidora oficial KELLER no Brasil.
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