Medição de pressão na indústria automotiva: transmissores e manômetros para ensaio e produção

Bancos de ensaio de motor, hidráulica de freio, ar-condicionado e linha de produção: veja onde a indústria automotiva mede pressão, as condições que derrubam um sensor comum e os produtos KELLER indicados para cada ponto.

O motor está no dinamômetro há seis horas de um ciclo de durabilidade. A pressão de óleo parece estável no supervisório, mas o transmissor instalado no fim de um tubo de 40 cm só mostra a média: as pulsações da bomba e os picos na partida a frio nunca chegam ao registro. Na medição de pressão na indústria automotiva, o problema raramente é ler um número. É ler o número certo, no ponto certo, na velocidade certa, com o sensor aguentando calor, vibração, combustível e ruído elétrico.

Esta página reúne onde montadoras, sistemistas e laboratórios de ensaio medem pressão, quais condições derrubam um sensor comum e quais produtos KELLER fazem sentido em cada ponto.

Onde a pressão é medida no setor automotivo

• Bancos de ensaio de motor: pressão de óleo, de combustível na linha de baixa pressão, de admissão (coletor e sobrealimentação do turbo), do sistema de arrefecimento, de cárter (blow-by) e contrapressão de escapamento.
• Ensaios de freio, direção e transmissão: circuitos hidráulicos de freio, direção hidráulica, atuadores e câmbios automáticos, onde a comutação de válvulas gera picos rápidos.
• Veículos pesados e ônibus: sistemas de freio a ar comprimido, suspensão pneumática e reservatórios.
• Ar-condicionado veicular: pressões de alta e baixa do circuito de refrigerante em bancada e em teste de estanqueidade.
• Linha de produção: teste de estanqueidade de componentes (cabeçotes, radiadores, tanques, tubulações), prensas hidráulicas, dispositivos de montagem e a rede de ar comprimido da fábrica.
• Desenvolvimento de componentes (OEM): sistemistas que precisam integrar um sensor de pressão compacto no próprio produto.

As condições que derrubam um sensor comum

Cada ponto acima combina pelo menos dois destes desafios:

• Dinâmica: pulsação de bomba, ondas de pressão na admissão e picos de comutação hidráulica acontecem em milissegundos. Um transmissor com saída filtrada ou atualização lenta mostra só a média e esconde o pico que causa a falha.
• Temperatura do meio: óleo e líquido de arrefecimento quentes, cabeçote e escapamento muito acima do limite de qualquer eletrônica comum.
• Vibração e choque: o sensor fica preso ao bloco ou ao chassi durante centenas de horas.
• Fluidos: diesel, gasolina, etanol, óleo, glicol, fluido de freio. A compatibilidade não depende só do aço inox: a vedação externa e o O-ring também precisam ser compatíveis com o fluido. Fluidos à base de glicol, como a maioria dos fluidos de freio, exigem atenção especial ao material da vedação.
• Ruído elétrico: inversores de frequência do dinamômetro, ignição e cabos de potência induzem ruído no sinal analógico.
• Espaço: em cabeçotes, bicos e tubulações finas não cabe um transmissor industrial de rosca G 1/2".

Transdutores e transmissores de pressão para bancos de ensaio de motores

Pulsação perto do ponto: Série M5 e Série M5 HB

A Série M5 HB foi pensada para o ambiente do banco de motor. A cabeça do sensor tem rosca M5 × 0,5 e conexão praticamente rente ao meio, então pode ser instalada em pontos de difícil acesso e em tubulações finas, bem perto de onde a pressão acontece. Segundo o datasheet da KELLER, ela mede de 0 a 50 kHz e a cabeça suporta até 200 °C sem adaptador de refrigeração. O amplificador remoto, ligado por cabo FEP de 1,5 m, fica fora da zona quente.

Para quem já tem condicionamento de sinal no sistema de aquisição, a cabeça vendida sozinha é a Série M5: transdutor com saída típica de 80 mV a 1 mA, que acompanha uma ficha de calibração individual de fábrica.

Fique atento: as faixas da M5 são absolutas. Na admissão sobrealimentada isso é uma vantagem, porque a pressão do coletor é tratada em valor absoluto. Se você precisa da leitura relativa à atmosfera, compense com um barômetro na aquisição.

Meios muito quentes: Série 13 refrigerada a água

Quando o meio passa do que a cabeça da M5 suporta, a Série 13 resolve com outra estratégia: o sensor fica numa seção refrigerada a água e um óleo transmite a pressão da membrana faceada. O datasheet indica meios de 20 a 350 °C, faixas de 10 a 1000 bar, sinal típico de 1000 mV, frequência natural acima de 5 kHz, rosca M14 × 1,25 e vazão de água de refrigeração de 0,2 L/min. A KELLER cita testes de motores entre as aplicações.

Referência de alta precisão no banco: Série 33X / 35X

Para grandezas que entram no cálculo de desempenho, como pressão atmosférica e de admissão em ensaios de potência ou pressão de combustível na medição de consumo, o ponto forte é a precisão, não a velocidade. A Série 33X / 35X usa compensação matemática por microprocessador e tem saída digital RS485 (até 128 transmissores em um barramento) além da analógica 4…20 mA ou 0…10 V. Pelo datasheet, a margem de erro da saída digital é de 0,05 %FS entre 10 e 40 °C, com opção de 0,01 %FS, sob encomenda, em versões PA/PAA 33X e faixas específicas (confirme com a equipe). As faixas vão de 0…1 a 0…30 bar relativas e até 0…1000 bar absolutas, com taxa de amostragem de 400 Hz. A 35X tem membrana faceada e rosca G 1/2".

Transmissores de pressão para hidráulica, freio e componentes do veículo

Em bancadas de hidráulica, freio e transmissão, e em sistemistas que integram medição de pressão no produto, o que pesa é robustez, imunidade a ruído, conector padronizado e custo em série.

• Série 21 Y: transmissor industrial compacto com faixas relativas de 2 a 10 bar e absolutas ou seladas de 2 a 1000 bar (a faixa de 1000 bar só para aplicações estáticas), saídas 4…20 mA ou 0…10 V, limite de frequência de 2 kHz e conectores M12, Packard ou mPm. O datasheet destaca a alta imunidade eletromagnética e a isolação de 300 V, útil perto de inversores de frequência. Margem de erro total máx. ±1,0 %FS de 0 a 50 °C. Para fluido de freio, confirme o material da vedação com a equipe antes de fechar a configuração.
• Série 21 C: saída raciométrica 0,5…4,5 V com alimentação de 5 V, padrão comum em eletrônica embarcada. Faixas absolutas ou seladas de 2 a 100 bar, operação de -40 a 125 °C, sem juntas internas, todo em AISI 316L no contato com o meio, IP67 e opção de conector Packard Metri-Pack. A KELLER lista ar-condicionado, pneumática, hidráulica e compressores entre as aplicações típicas.

Para projetos em que o sensor precisa caber dentro do componente, a KELLER também oferece as cápsulas piezorresistivas OEM da família 4L…10L. Nesse caso, o sensor é a própria célula, que o fabricante do equipamento integra à sua eletrônica.

Manômetro digital para a indústria automotiva: pico, registro e manutenção

Nem toda medição precisa de um canal no sistema de aquisição. Na manutenção de prensas e centrais hidráulicas, no diagnóstico de bancadas e na verificação de freio a ar, um manômetro digital resolve. O LEO 5 tem dois modos: medição padrão duas vezes por segundo e modo de pico com amostragem de 5 kHz, que captura o golpe que um manômetro de ponteiro não mostra. Pelo datasheet, a precisão é de 0,05 %FS e a banda de erro total de 0,10 %FS (0…50 °C), com faixas de -1…3 bar a 0…1000 bar, caixa de aço inox IP66, registro de mais de 56.000 valores e interface USB.

A Kelltech emite certificado de calibração rastreado, mediante solicitação (veja como funciona a calibração).

Qual produto para cada ponto

Como escolher, em sete perguntas

1. Qual a faixa de operação e qual o pico? Dimensione pela pressão normal, mas confira se os picos de comutação ficam abaixo da sobrepressão admissível.
2. Absoluta ou relativa? Admissão e ensaios de potência costumam pedir absoluta; circuitos hidráulicos, relativa.
3. Quão rápido o fenômeno acontece? Média de processo, alguns hertz ou pulsação de kHz mudam completamente a escolha.
4. Qual a temperatura do meio e do local da eletrônica? São duas temperaturas diferentes, e as duas precisam caber no datasheet.
5. Qual o fluido? Informe o fluido exato para a equipe conferir partes molhadas e vedação.
6. Qual sinal a aquisição aceita? mV, 0…10 V, 4…20 mA, raciométrico ou digital RS485.
7. Qual rosca e qual conector? M5, M14, G 1/4", 7/16"-20 UNF, M12, Packard: definir isso antes evita adaptadores que estragam a medição.

Armadilhas comuns nos ensaios

• Tomada longa: um tubo entre o ponto e o sensor cria uma coluna que ressoa e amortece o sinal. Um sensor de 50 kHz montado no fim de uma mangueira mede como um sensor lento. Veja por que em frequência natural do sensor de pressão.
• Faixa folgada demais: escolher 0…1000 bar "por segurança" para medir 50 bar joga fora resolução e precisão, porque o erro é especificado em %FS.
• Bolhas de ar em líquido: ar preso na tomada distorce a resposta dinâmica. A conexão rente da M5 ajuda, mas a purga continua necessária.
• Aterramento e blindagem: malha ligada nas duas pontas, perto de inversores, pode criar laço de terra e ruído. Siga a recomendação de blindagem do datasheet.
• Torque excessivo em roscas finas: o datasheet da M5 recomenda 1,5…2,5 Nm. Passar disso pode danificar a rosca fina e tensionar a montagem.

Normas, qualidade e salas de ensaio com combustível

Os ensaios de motor seguem procedimentos como a ABNT NBR ISO 1585 (código de ensaio de motores de veículos rodoviários, potência líquida efetiva), que define as condições de medição e correção. A cadeia de fornecimento automotiva trabalha sob a IATF 16949, sistema de gestão da qualidade que inclui o controle dos equipamentos de medição. Os requisitos de cada ensaio vêm da edição vigente da norma e do procedimento do cliente, e os de calibração, do sistema de qualidade e do cliente.

Salas de ensaio com vapores de combustível podem ter áreas classificadas. Nenhum produto KELLER vendido pela Kelltech tem certificação Inmetro, exigida no Brasil para equipamentos elétricos em atmosfera explosiva. Nesses casos, a equipe técnica avalia cada aplicação antes de qualquer indicação.

Como distribuidora oficial da KELLER no Brasil, a Kelltech já atendeu empresas de referência do setor automotivo (veja a lista abaixo).

Vai montar ou atualizar um banco de ensaio, uma bancada hidráulica ou um componente com sensor de pressão? Mande para a nossa equipe a aplicação, a faixa de pressão e os picos esperados, o fluido, a temperatura do meio e da eletrônica, o sinal de saída, a rosca, o conector e a quantidade. Com isso indicamos a configuração certa, da Série M5 HB ao LEO 5. Fale com a gente pela página de contato.

Fale com um especialista e encontre o produto certo para a sua aplicação.Equipe técnica da Kelltech, distribuidora oficial KELLER no Brasil.

Chamar no WhatsApp