Capteur de pression d'eau

Les capteurs de pression d'eau mesurent la pression de l'eau à travers des composants tels que les tuyaux, les flexibles et les réservoirs pour diverses applications dans le domaine de l'eau. Ces capteurs convertissent la pression physique en un signal électrique qui est ensuite converti en une valeur numérique à stocker ou à afficher sur un écran externe. Ces capteurs sont utilisés dans diverses applications, telles que les systèmes municipaux d'approvisionnement en eau, l'irrigation, le contrôle des processus industriels, le contrôle des pompes, la surveillance du niveau des réservoirs, les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation, et les applications marines. Le choix d'un capteur approprié dépend de multiples facteurs, notamment la plage de pression et de température, la précision, la compatibilité des matériaux, la taille et la facilité d'installation, le type de sortie et le coût.

Table des matières

• Principe de fonctionnement
• Capteur de pression d'eau dans un réservoir
• Capteur de pression d'eau dans un tuyau
• Applications
• Critères de sélection
• FAQ

Principe de fonctionnement

Un capteur de pression d'eau, également appelé transducteur de pression d'eau, est un dispositif qui mesure la pression de l'eau et convertit la mesure en un signal électrique. Ce signal électrique peut alors afficher, enregistrer ou contrôler la pression.

Le principe de fonctionnement d'un capteur de pression d'eau est relativement simple et peut être décomposé en trois étapes principales.

1. Mesure de la pression : Le capteur mesure la pression de l'eau en détectant la force que l'eau exerce sur une zone spécifique. Pour ce faire, on utilise généralement un diaphragme ou un élément sensible à la pression, tel qu'un cristal piézoélectrique ou une jauge de contrainte. Lorsque la pression de l'eau varie, le diaphragme ou l'élément sensible à la pression se déforme ou change de forme.
2. Conversion en signal électrique : La déformation ou le changement de forme du diaphragme ou de l'élément sensible à la pression est alors converti en un signal électrique. Cela se fait généralement à l'aide d'un pont de Wheatstone, qui peut mesurer le changement de résistance causé par la déformation. Dans un cristal piézoélectrique, la déformation génère une tension qui peut être mesurée directement.
3. Traitement du signal : Le signal électrique est ensuite traité et converti dans un format facilement lisible et compréhensible. Il peut s'agir d'amplifier le signal, de filtrer le bruit et de le convertir en signal numérique si nécessaire. Le signal traité peut alors afficher la pression sur un manomètre et l'enregistrer pour une utilisation ultérieure.

Note :Certains capteurs fournissent des sorties basées sur le zéro (par exemple, 0 - 5 V), tandis que d'autres fournissent des sorties non basées sur le zéro (par exemple, 1 - 5 V). L'inconvénient d'une sortie basée sur le zéro est qu'une lecture de 0 peut indiquer une pression nulle ou une défaillance du capteur. Une valeur nulle sur une sortie non nulle indique une défaillance.

Options de pression

Un capteur de pression d'eau peut mesurer la pression absolue, la pression relative ou la pression différentielle :

• Absolue: Les mesures de pression absolue sont effectuées par rapport à une pression nulle, quelle que soit la pression atmosphérique. Ceci est important pour les applications qui peuvent descendre en dessous de la pression atmosphérique ou pour les applications étanches à l'atmosphère.

  • Capteur de pression sous-marine : La pression atmosphérique peut changer de manière significative sous l'eau. Une mesure de pression absolue indique la pression exercée par l'eau malgré les variations de la pression atmosphérique.

• Jauge : Les mesures de pression manométrique sont effectuées par rapport à la pression atmosphérique. Ces mesures sont utiles pour les applications qui dépendent de la pression atmosphérique, telles que les systèmes de plomberie et d'approvisionnement en eau.

• Pression différentielle : Les mesures de pression différentielle indiquent la différence de pression entre deux masses d'eau différentes. Ce type de mesure est utilisé pour mesurer les pertes de charge à travers les filtres ou les restrictions.

Lisez notre article sur les types de pression pour plus de détails sur les différences entre les types de pression et les manomètres utilisés pour les mesurer.

Capteur de pression d'eau dans un réservoir

Lorsqu'un capteur de pression d'eau est utilisé pour mesurer la pression dans un réservoir, le niveau d'eau peut également être déterminé à l'aide de la loi de Pascal. En d'autres termes, la pression de l'eau (P) est égale à la densité de l'eau (⍴) multipliée par la force de gravité (g) sur l'eau multipliée par la hauteur de la colonne d'eau (h). Ou bien :

Les capteurs de pression d'eau dans un réservoir sont généralement installés à deux endroits, comme le montre la figure 2 :

• Intérieur du réservoir (A) : Un capteur de pression d'eau dans un réservoir est installé au sommet d'un tube ouvert. Lorsque l'eau monte dans le tube, la pression de l'air change, ce que le capteur peut suivre.

• A la sortie (B) : Si la sortie du réservoir est reliée à une conduite horizontale, un capteur de pression d'eau peut être installé sur la conduite entre la sortie et une vanne d'arrêt (par exemple, une vanne à bille).

Capteur de pression d'eau dans un tuyau

Les capteurs de pression différentielle de l'eau (figure 3 étiquetée A) peuvent mesurer le débit dans une conduite. Ces capteurs de pression mesurent le changement de pression à travers une restriction dans le tuyau (par exemple, un orifice ou un venturi) (figure 3 étiquetée D). Lorsque l'eau s'écoule à travers la restriction, sa vitesse augmente et la pression diminue. Pour mesurer le débit, on utilise une version simplifiée du principe de Bournelli :

Où ?

• P1 ET P2 : Pression en amont et en aval

• ⍴: Densité du fluide (eau = 1 ^g/cm3)

• v1 et v2 : Vitesses en amont et en aval

Selon ce principe, la variation de la pression est égale à la variation de l'énergie cinétique. Ainsi, avec les données relatives à la variation de la pression et à la densité du fluide, il est possible de calculer la variation de la vitesse à travers la restriction, qui est proportionnelle au débit (Q = A * v). Par exemple, si la vitesse double, le débit double également.

Collecteur à 3 vannes

Les capteurs de pression d'eau utilisent généralement un collecteur à trois vannes (figure 3 étiquetée B) pour se raccorder à une canalisation. Une vanne à trois voies se compose de deux vannes d'arrêt qui isolent le capteur de pression du processus et d'une troisième vanne d'égalisation qui relie les deux vannes d'arrêt. Lorsque la vanne d'égalisation est ouverte, la pression entre les vannes d'arrêt basse et haute pression s'égalise.

• L'isolement : Le fait d'isoler le capteur de la canalisation facilite la maintenance, l'étalonnage et le remplacement. L'écoulement de l'eau vers le capteur peut être interrompu sans arrêter l'ensemble du système.

• La sécurité : Le collecteur à trois vannes garantit également que la pression de l'eau dans le tuyau ne peut pas endommager le capteur d'eau lors de l'installation ou de l'enlèvement.

• Équilibre des pressions : La vanne d'égalisation du collecteur à trois vannes équilibre la pression des côtés haute et basse pression. Cela permet de mettre à zéro le capteur de pression d'eau à des fins d'étalonnage.

Applications

• Systèmes de plomberie et de chauffage, de ventilation et de climatisation : Les capteurs de pression d'eau sont utilisés dans les environnements résidentiels, commerciaux et industriels pour surveiller et contrôler la pression de l'eau dans les systèmes de plomberie, de chauffage, de ventilation et de climatisation.

• Systèmes d'irrigation et de pompage : Ces capteurs assurent une pression d'eau adéquate pour l'irrigation agricole, les systèmes d'arrosage des jardins et diverses opérations de pompage.

• Procédés industriels et stations d'épuration : Ils sont utilisés dans diverses industries telles que les industries chimiques, pharmaceutiques, alimentaires et des boissons pour le contrôle et l'automatisation des processus, ainsi que dans les usines de traitement de l'eau pour la surveillance et le contrôle de la pression de l'eau au cours des processus de purification et de distribution.

• Industrie maritime et industrie pétrolière et gazière : Ils surveillent les systèmes des navires et des sous-marins et sont utilisés pour contrôler la pression des systèmes d'injection d'eau dans l'industrie pétrolière et gazière.

• Systèmes d'extinction des incendies et de détection des fuites : Ces capteurs contrôlent la pression dans les systèmes d'extinction automatique et détectent et localisent les fuites dans les tuyaux et les réservoirs.

• Centrales électriques et réseaux d'approvisionnement en eau : Ils contrôlent le débit et la pression de l'eau dans les turbines hydroélectriques et surveillent et contrôlent la pression de l'eau dans les systèmes municipaux d'approvisionnement en eau.

• Matériel de piscine et de spa : Ils assurent le bon écoulement de l'eau et la filtration dans les systèmes de piscines et de spas.

Critères de sélection

• Taille et installation : Le capteur doit s'adapter aux contraintes physiques de l'application et être facile à installer et à entretenir.

• Signal de sortie : Le signal de sortie du capteur doit être compatible avec le système de contrôle qui recevra le signal. Les signaux de sortie courants sont 4-20mA, 0-10V, 0-5V, ou des sorties numériques telles que RS485 ou CAN bus.

• Compatibilité avec les médias : Le capteur doit être compatible avec le liquide ou le gaz avec lequel il sera en contact. Cela comprend les matériaux de construction du capteur, tels que le diaphragme et les joints.

• Gamme : La plage de pression du capteur doit être adaptée aux pressions maximales et minimales qui seront rencontrées dans l'application.

• Précision : Le capteur doit pouvoir mesurer la pression avec une précision adaptée à l'application. Il faut notamment tenir compte de la linéarité, de l'hystérésis et de la répétabilité.

  • Linéarité : Lorsque la pression varie, la sortie du capteur augmente ou diminue en ligne droite. Si ce n'est pas le cas, il y a une erreur de linéarité.

  • Hystérésis : La sortie actuelle du capteur dépend de ses sorties antérieures. Si la lecture est différente lorsque la pression augmente et lorsqu'elle diminue, il s'agit d'une erreur d'hystérésis.

  • Répétabilité : La capacité du capteur à fournir le même résultat pour la même pression, quel que soit le nombre de mesures effectuées. La répétabilité élevée signifie que le capteur est cohérent et fiable.

• Environnement de travail : Le capteur doit pouvoir fonctionner efficacement dans les conditions de température et d'humidité prévues. Il doit également être capable de résister aux vibrations, aux chocs et aux interférences électromagnétiques.

• Certifications : En fonction de l'application, le capteur peut nécessiter des certifications spécifiques, par exemple pour une utilisation dans des zones dangereuses ou pour des applications dans le domaine de l'eau potable.

• Coût : Enfin, le prix du capteur doit s'inscrire dans le budget du projet, en tenant compte non seulement du coût initial, mais aussi du coût total de possession, y compris les coûts de maintenance et de remplacement éventuel.

FAQ

Comment fonctionne un capteur de pression d'eau ?

Un capteur de pression d'eau comporte un élément (par exemple, un diaphragme) qui se déforme lorsque la pression de l'eau varie. La déformation envoie un signal électrique à un convertisseur qui affiche la pression de l'eau.

Quelle est la différence entre un capteur de pression d'eau et un interrupteur de capteur de pression d'eau ?

Un capteur de pression d'eau enregistre la pression de l'eau en continu et peut être utilisé pour contrôler un processus. Un interrupteur, cependant, est principalement conçu pour contrôler un processus dans des conditions de pression spécifiques.