In der Lebensmittelherstellung, bei petrochemischen Anlagen, im Kunststoffspritzguss und vielen weiteren industriellen Anwendungen werden Druckmessungen zur Steuerung der Anlagen und Maschinen benötigt. Oftmals steht der Anwender dann vor der Frage: Welchen Drucksensor muss ich einsetzen, einen Relativdrucksensor oder einen Absolutdrucksensor? In dieser Beitragsserie möchte ich die Unterschiede der verschiedenen verfügbaren Drucksensoren und die jeweiligen Einsatzmöglichkeiten vorstellen.
Der entscheidende Unterschied zwischen Relativ- und Absolutdruckmessung ist die Wahl des Referenzdruckes, also des Skalennullpunktes. Bei der Relativdruckmessung wird der Druck immer in Relation („relativ“) zum aktuell vorhandenen Umgebungsdruck (ca. 1013 mbar) gemessen. Damit ein Sensor Relativdruck oder Absolutdruck messen kann, muss er eine Druckänderung im Medium erfassen und mit der Druckreferenz (relativ = Umgebungsdruck, absolut = absolutes Vakuum) vergleichen können.
Elektronische Drucksensoren messen üblicherweise die Änderung des Druckes durch die Verformung einer Membran. Wird diese Membran von einer Seite dem Prozessdruck ausgesetzt und auf der anderen Seite „belüftet“, also dem Umgebungsdruck ausgesetzt, so wird die Verformung um genau diesen Umgebungsdruck verringert. Daher ist das Messergebnis eine Druckdifferenz zum Umgebungsdruck.
Füllstandsmessung
Beispielsweise kann bei drucklosen Tanks, in denen Flüssigkeiten gelagert werden und bei denen der Behälter oberhalb der Flüssigkeit frei mit der Umgebung verbunden, also „belüftet“ ist, über einen ebenfalls belüfteten Relativdrucksensor der aktuelle Füllstand als Ableitung aus dem hydrostatischen Druck der Flüssigkeitssäule gemessen werden. Hierbei ist es besonders bei kleineren Tanks und Behältern wichtig, durch die gemeinsame Belüftung von Sensor und Tank den Einfluss des Umgebungsdruckes bei der Messung auszuschalten, da sonst die errechnete Füllhöhe im Tank bei gleicher Menge Flüssigkeit in Abhängigkeit des Umgebungsdruckes schwankt. Diese Schwankung kann aufgrund der aktuellen Wetterlage bis zu +/-30 mbar und aufgrund des Aufstellungsortes (Druckunterschied zwischen Meereshöhe und 2000 m) bis zu 200 mbar betragen.
Bei Wasser erzeugen 5 m Füllhöhe im Tank einen hydrostatischen Druck von +500 mbar. Daher würde ein Absolutdrucksensor in Abhängigkeit der Wetterlage bei unveränderter Wassermenge eine Füllhöhe von 4,7 bis 5,3 Metern anzeigen. Da die Füllmenge sehr häufig aus der Tankgeometrie und der gemessenen Füllhöhe berechnet wird, kann sich daraus eine beträchtliche Fehlmessung des Tankinhaltes ergeben.
Hinweis
Lesen Sie zu diesem Thema auch den Fachartikel „Alles absolut relativ – Unterschiede bei der Relativ- und Absolutdruckmessung“
Lesen Sie auch unsere Beiträge:
Einsatzgebiete von Drucksensoren 2 – Unbelüftete Relativdrucksensoren
Einsatzgebiete von Drucksensoren 3 – Absolutdrucksensoren
Einsatzgebiete von Drucksensoren 4 – Zusammenfassung