Basınç Ölçer Nedir? Basınç Ne ile Ölçülür?

Basınç ölçer nedir?

Basınç ölçer, bir sıvının, gazın ya da buharın basıncını ölçen alettir. Basınç, birim alana etki eden kuvvettir. SI sisteminde basıncın birimi paskaldır (Pa): 1 Pa, 1 newtonluk bir kuvvetin 1 metrekarelik alana etki etmesiyle oluşan basınçtır (1 Pa = 1 N/m²). Katalog ve göstergelerde de kullanılan bar ise SI dışı bir birimdir ve tam olarak 100.000 Pa’dır.

Türkçede bu aletler için birkaç ad kullanılır. TDK Güncel Türkçe Sözlük’te “basıölçer”, akışkanların basıncını ölçen araç olarak tanımlanır ve manometre ile eş anlamlıdır. Bitişik yazılan “basınçölçer” ise sözlükte hava basıncını ölçen barometrenin karşılığıdır. Bu rehberde “basınç ölçer” ifadesini daha geniş anlamda, basıncı ölçen her türlü alet için kullanıyoruz: kadranlı göstergeler, barometreler, vakum ölçerler, fark basınç ölçerler ve elektronik basınç transmitterleri.

Proseste kullanılan basınç ölçerlerin çoğu elastik tiptir. Basınç, ince ve esnek bir duvarı (bir tüpü, diyaframı ya da körüğü) şekil değiştirmeye zorlar. Bu şekil değişimi ya mekanik bir düzenekle kadrandaki ibreye aktarılır ya da elektrik sinyaline çevrilir. Birinci gruba mekanik basınç göstergeleri, ikinci gruba basınç sensörleri ve transmitterleri girer.

Basınç ne ile ölçülür?

Basıncın ne ile ölçüleceği, hangi basıncın ölçüldüğüne ve değerin nerede kullanılacağına bağlıdır. Başlıca basınç ölçüm aletleri şunlardır:

• Manometre (basınç göstergesi): Bir kaptaki ya da borudaki akışkanın basıncını kadranda gösterir. Mekanik göstergeler sağlam ve ekonomiktir; çalışmak ve değeri göstermek için enerji gerektirmez. Çeşitleri, hassasiyet sınıfı ve seçimi manometre nedir rehberinde anlatılır.
• Sıvı sütunlu (U borulu) manometre: İki koldaki sıvı yüksekliği farkı, basınç farkıyla orantılıdır (P = ρgh). Su kullanıldığında duyarlılık artar; cıva daha yüksek basınçların ölçümünde kullanılır.
• Barometre: Hava (atmosfer) basıncını ölçer. Cıvalı barometrede cam bir tüpteki cıva sütunu kullanılır. Aneroid barometre ise sıvı kullanmaz: hava basıncı değiştikçe ince metal bir kapsül genişler ya da daralır ve bu hareket kollarla büyütülerek kadrana aktarılır.
• Vakum ölçer: Atmosfer basıncının altındaki basıncı ölçer. Mekanik vakum göstergeleri değeri çoğunlukla atmosfere göre negatif gösterir. Hem basınç hem vakum görülen yerlerde bileşik (compound) skalalı göstergeler kullanılır.
• Fark basınç ölçer: İki nokta arasındaki basınç farkını ölçer. Filtre izleme, debi ve seviye ölçümünde kullanılır.
• Basınç sensörü, transdüser ve transmitter: Basıncı elektrik sinyaline çeviren elektronik cihazlardır. Transmitter, sinyali standart bir biçime (örneğin 4-20 mA) getirip uzaktaki bir göstergeye ya da kontrol sistemine gönderir.
• Basınç şalteri: Sürekli bir değer vermez; basınç ayarlanan noktaya geldiğinde akımı keser ya da bir devreden diğerine yönlendirir.

Mutlak, gösterge ve fark basıncı nedir?

Bir basınç değeri, hangi sıfır noktasına göre ölçüldüğü belirtilmeden tam anlamını taşımaz. Temel referanslar şunlardır:

• Mutlak basınç: Tam vakuma göre ölçülür; sıfır noktası tam vakumdur. Gösterge basıncı ile atmosfer basıncının toplamına eşittir.
• Gösterge basıncı (relatif basınç, gauge): Ortam havasının basıncına göre ölçülür; mutlak basınçtan atmosfer basıncı çıkarılarak bulunur. Atmosfere açık bir göstergede değer sıfırdır.
• Fark basıncı (basınç farkı): İki nokta arasındaki basınç farkıdır.
• Vakum: Atmosfer basıncının altındaki basınçtır; bu yüzden negatif gösterge basıncı olarak da anılır.

Atmosfer basıncı (hava basıncı, barometrik basınç) sabit değildir. Standart atmosfer 101.325 Pa, yani 1.013,25 mbar olarak tanımlanır; gerçek değer hava durumuyla değişir ve rakım arttıkça azalır. Düşük rakımlarda her 100 metrede yaklaşık 12 mbar düşer. Bu yüzden aynı mutlak basınç, deniz kenarındaki bir tesiste ve yüksek rakımlı bir tesiste farklı gösterge basıncı olarak okunur. Mutlak basınç; meteorolojide hava basıncının, petrol ve gaz kuyularında kuyu basıncının ölçümünde kullanılır.

Bar, barg ve bara ne demek?

Sahada basıncın türü birimin sonuna bir harf eklenerek de belirtilir: g harfi gösterge basıncını (barg ya da bar g, psig), a harfi mutlak basıncı (bara ya da bar a, psia) gösterir; psi için fark basıncında psid de yazılır. Örneğin standart atmosferde 2 barg, yaklaşık 3,01 bara’ya karşılık gelir (2 + 1,013). ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’nün (NIST) SI kullanım rehberi, büyüklük hakkında bilgi vermek için birime harf eklemeyi doğru bulmaz; bu bilgi birime değil, büyüklüğe yazılmalıdır. Belgelerde “gösterge basıncı 2 bar” ya da “101 kPa (mutlak)” gibi bir yazım karışıklığı önler. Basınç birimleri arasındaki dönüşüm için basınç ölçü birimi çevirici kullanılabilir; çevirici gösterge basıncını mutlak basınca çevirmez.

Mutlak basınç sıfırın altına inemeyeceği için gösterge basıncının alt sınırı, o anki atmosfer basıncının eksi değeridir: standart atmosferde tam vakum yaklaşık -1,013 bar gösterge basıncına karşılık gelir. Bu nedenle vakum ölçüm aralıkları gösterge basıncı cinsinden -1…0 bar gibi yazılır. Kompakt Basınç Transmitteri BPT10 bu aralıkta da sunulur.

Sızdırmaz relatif (sealed gauge) basınç nedir?

Gösterge basıncı ölçen elektronik sensörlerde ölçüm hücresindeki küçük bir açıklık, atmosfer basıncıyla dengelemeyi sağlar. Sızdırmaz relatif (sealed gauge) tipte ise atmosfer basıncı diyaframın arka tarafına kapatılır. Bu tip, atmosfer basıncındaki değişimin etkisinin ihmal edilebildiği yüksek basınç aralıklarında, örneğin hidrolikte yaygındır. Basınç Transmitteri BPT15 relatif, mutlak ve sızdırmaz relatif basınç ölçümünde; Smart Basınç Transmitteri T2906-G relatif ve sızdırmaz relatif basınçta kullanılır.

Mekanik basınç ölçerler nasıl çalışır?

Mekanik bir göstergede basınç, elastik bir ölçüm elemanını hareket ettirir; bu küçük hareket bir dişli düzeneği ya da itme çubuğu üzerinden ibreyi döndürür. Göstergeler kullandıkları ölçüm elemanına göre ayrılır:

• Diyaframlı gösterge: Gövdenin altındaki alt ve üst flanş arasında ince, oluklu metal bir disk bulunur. Proses akışkanı bu diskin önünde kalır, gösterge mekanizmasına ulaşmaz; basınç girişi de geniştir. Bu yüzden korozif, kirli, viskoz, kristalleşme eğilimli ya da sıcak sıvı ve gazlarda tercih edilir. Düşük basınç aralıklarında da kullanılır. Basınç aşırı yükseldiğinde disk üst flanşa yaslanır; bu da göstergeyi aşırı basınca karşı korur.
• Bourdon tüplü gösterge: Kıvrık bir metal tüpün kesiti daire değil, oval ya da yassıdır. Tüpün içine dolan akışkanın basıncı arttıkça kesit daireye yaklaşır ve kıvrım açılır; tüp ucundaki bu hareket pinyon dişlisiyle ibreye iletilir. Tüp C harfi biçiminde olabileceği gibi helis ya da spiral biçiminde de sarılabilir. Akışkan tüpün içine girdiği için kristalleşen ya da çok viskoz sıvılarda bu tip kullanılmaz.
• Kapsüllü gösterge: Birbirine kaynaştırılmış iki oluklu diskin oluşturduğu kapsül, çok küçük basınç değişimlerinde bile şekil değiştirir. Basınç girişi dar olduğundan kuru gazlarda kullanılır.
• Körüklü gösterge: Çok katlı, silindirik ince bir metal körük basınç arttıkça boyuna uzar. Düşük basınçlara uygundur; ani basınç sıçramalarından etkilenebilir.

Bir gösterge üreticisinin verdiği tipik değerler:

Ölçüm elemanı	Ölçtüğü basınç	Tipik ölçüm aralığı	Uygun akışkan
Bourdon tüpü	Gösterge, fark	Tam skala 0,6 bar ile 6.000 bar arası	Kristalleşen ve çok viskoz sıvılar dışında tüm akışkanlar
Diyafram	Gösterge, düşük basınç, fark	Tam skala 25 mbar ile 25 bar arası	Tüm sıvı ve gazlar
Kapsül	Mutlak, çok düşük basınç, fark	Tam skala 2,5 mbar ile 600 mbar arası	Kuru gazlar

Akışkan çok sıcak ya da korozifse, ölçüm cihazı ile proses arasına diyafram contası (diaphragm seal) konabilir. Bu parça kendi başına ölçüm yapmaz; Bourdon tüplü bir göstergenin, basınç transmitterinin ya da basınç şalterinin önüne bağlanır ve onu akışkandan korur. Araya kılcal bir boru eklenirse cihaz, ısı kaynağına yakın, dar ya da okunması zor bir ölçüm noktasından uzağa alınabilir. Titreşimin ve basınç dalgalanmasının (pulsasyon) yoğun olduğu hatlar için gövdesi sıvıyla doldurulmuş göstergeler de bulunur.

Elektronik ve dijital basınç ölçerler nasıl çalışır?

Elektronik basınç ölçerlerde de basınç bir diyaframı esnetir, ancak bu hareket elektrik sinyaline çevrilir. Yaygın ilkeler şunlardır:

• Piezorezistif (gerinim ölçerli): Silikon bir çipin üzerine Wheatstone köprüsü biçiminde dirençler yerleştirilir; basınç arttıkça dirençler değişir. Ayırıcı diyaframlı tiplerde proses diyaframındaki basınç, çipe sıkıştırılamayan bir dolgu yağıyla iletilir. Yarı iletken gerinim ölçerler sıcaklık değişiminden çok etkilenir.
• Kapasitif: Diyafram, karşısındaki yüzeyle birlikte değişken bir kapasitör oluşturur; diyafram şekil değiştirdikçe kapasitans değişir. Seramik ölçüm hücrelerinde bu kapasitör, seramik taban üzerindeki iletken bir katmanla kurulur.
• Piezoelektrik: Basınç altında şekil değiştiren kristal elektrik yükü üretir. Tepkisi çok hızlıdır, ancak statik basıncı ölçemez; bu yüzden dinamik ölçümlere uygundur.

Befa ürünlerinden T2906-G, MEMS monokristal silikon basınç sensörü çipi kullanır. Fark Basınç Transmitteri T2906-DP monokristal silikon fark basınç sensörüyle çalışır ve dolgu sıvısı silikon yağıdır. BPT10’da diyafram malzemesi AISI316L ya da seramiktir.

Elektronik basınç ölçerin sinyali nasıl iletilir?

Sahada sensör, transdüser ve transmitter terimleri çoğu zaman birbirinin yerine kullanılır. Bir basınç ölçüm üreticisinin terim kullanımına göre basınç transdüseri yükseltilmemiş, tipik olarak mV/V cinsinden bir çıkış verir; transmitter ise sinyali doğrusallaştırır, sıcaklığa göre dengeler, yükseltir ve 4-20 mA, 0-10 V ya da dijital bir çıkışla uzaktaki bir alıcıya gönderir. Birçok transmitterde sıfır ve aralık (span) ayarı yapılabilir; BPT15 bunlardan biridir. Terimlerin ayrıntısı, 4-20 mA döngüsü ve arıza akımı sınırları transmitter nedir rehberindedir.

Proses kontrolünde fiilî endüstri standardı 4-20 mA akım döngüsüdür: 4 mA ölçme aralığının %0’ını, 20 mA %100’ünü temsil eder ve akım sinyalinin doğruluğu kablolardaki gerilim düşümünden etkilenmez. Akım belirli bir alt ya da üst sınırın dışına düştüğünde değer ölçüm sayılmaz, arıza belirtisi olarak yorumlanır. Smart Basınç Transmitteri 4-20 mA analog çıkış ve HART dijital iletişim sunar; Modbus, Profibus PA ve Foundation Fieldbus seçenekleri de vardır.

Dijital basınç ölçerin mekanik göstergeden farkı nedir?

Dijital basınç ölçer, basıncı bir basınç transdüseriyle ölçer ve değeri dijital ekranda sayı olarak gösterir. Mekanik göstergeyle karşılaştırıldığında:

• Okuma için yorum gerekmez; kadrana açılı bakıldığında oluşan paralaks hatası olmaz.
• Daha yüksek çözünürlük sunabilir; mekanik göstergede zor görülen küçük basınç değişimleri okunur.
• Basınç dalgalanmalı hatlarda okumaları belirli aralıklarla örnekleyip ortalayarak kararlı bir değer gösterebilir.
• En yüksek ve en düşük basınçları kaydedebilir; gösterilen birim bar, psi ya da MPa olarak değiştirilebilir.
• Her zaman bir enerji kaynağı ister. Mekanik gösterge ise enerjisiz çalışır. Yalnız kaba bir okumanın (yüksek, orta, düşük) gerektiği yerlerde mekanik gösterge daha uygundur; %0,5 ve daha geniş bir hata payının yettiği durağan uygulamalarda da en ucuz seçenektir.

Değerin hem yerinde okunması hem de uzaktaki bir sisteme iletilmesi gerekiyorsa elektronik cihaz uygundur. T2906-G’nin LCD göstergeli tipi sahada basınç değerini gösterir; BPT10’un gösterge seçeneği tüm basınç birimlerini ve yüzde değerini gösterebilir.

Basınç hangi birimlerle ölçülür?

Tablodaki değerler NIST’in SI rehberindeki dönüşüm katsayılarından alınmıştır; “yaklaşık” yazmayanlar tam değerdir.

Birim	Paskal (Pa) karşılığı	bar karşılığı
Pa (paskal, SI birimi)	1 Pa = 1 N/m²	0,00001 bar
kPa (kilopaskal)	1.000 Pa	0,01 bar
MPa (megapaskal)	1.000.000 Pa	10 bar
mbar (milibar, hPa ile aynı)	100 Pa	0,001 bar
bar	100.000 Pa	1 bar
psi (pound-kuvvet/inç kare)	yaklaşık 6.894,757 Pa	yaklaşık 0,0689 bar
kgf/cm²	98.066,5 Pa	0,980665 bar
atm (standart atmosfer)	101.325 Pa	1,01325 bar
mSS (metre su sütunu, anlaşmalı değer)	9.806,65 Pa	yaklaşık 0,098 bar
mmHg (milimetre cıva sütunu)	yaklaşık 133,322 Pa	yaklaşık 0,00133 bar

Tersinden bakıldığında 1 bar yaklaşık 14,5 psi ve yaklaşık 10,2 mSS’dir. Bar ve mmHg SI dışı birimlerdir; NIST rehberi atm ve kgf’yi SI ile birlikte kullanılması kabul edilmeyen birimler arasında sayar. Yine de bar, mbar, kPa, psi ve kgf/cm² gibi birimler gösterge ve kataloglarda kullanılır. Değerleri tek tek hesaplamak yerine yukarıda bağlantısı verilen basınç ölçü birimi çeviriciyle tüm birimlerdeki karşılığı bir seferde görebilirsiniz.

Proseste basınç ölçer seçerken nelere dikkat edilir?

1. Basınç tipi: Gösterge, mutlak, fark ya da vakum. Ölçülen değerin hangi referansa göre isteneceği baştan belirlenir.
2. Ölçüm aralığı: Mekanik göstergeler için ABD standardı ASME B40.100’e atıf yapan bir üretici rehberi, çalışma basıncının skalanın %25 ile %75’i arasında kalmasını ve skalanın çalışma basıncının yaklaşık iki katı seçilmesini önerir. Aynı rehbere göre basınç dalgalanmalı hatlarda en yüksek çalışma basıncı skalanın %50’sini aşmamalıdır.
3. Aşırı basınç: Cihazın dayanabileceği en yüksek basınç, ölçme aralığından ayrı bir değerdir. Bir üretici rehberine göre göstergeler, aralığa bağlı olarak skalanın %130 ile %150’sine kadar basınca dayanabilir; bunun aşılması göstergenin arızalanmasına yol açabilir. Diyaframlı göstergelerde aşırı basınç dayanımı daha yüksektir. BPT15 için aşırı basınç sınırı 1,5 × FS ya da 110 MPa’dır (küçük olan geçerli).
4. Akışkan ve ıslak parçalar: Korozif akışkanda bozulan malzeme, akışkana değen parçalarda kullanılamaz. Basınç transmitterlerinde diyafram için 316L paslanmaz çelik, Hastelloy C, tantal (tantalyum) ve seramik gibi seçenekler bulunur. Viskoz, kristalleşen ya da kirli akışkanlarda diyaframlı gösterge ya da diyafram contası değerlendirilir.
5. Sıcaklık: Hem akışkan hem ortam sıcaklığı cihazın sınırları içinde kalmalıdır. Örneğin T2906-G kataloğuna göre akışkan sıcaklığı -40…104 °C, ortam sıcaklığı -30…80 °C’dir (LCD göstergeli tipte -30…70 °C). Aşırı sıcak akışkanlarda diyafram contası ve kılcal boruyla cihaz prosesten uzaklaştırılabilir.
6. Proses bağlantısı: G ya da NPT dişli, flanşlı ya da M20×1,5 bağlantı. Gıda, ilaç ve biyoteknoloji gibi hijyen gerektiren proseslerde klemp gibi hijyenik bağlantılar kullanılır; BPT10’da hijyenik klemp seçeneği vardır.
7. Doğruluk: Doğruluk çoğunlukla tam skala yüzdesi (% FS) olarak verilir ve bu hata payı aralığın her noktasında aynıdır. 0…10 bar aralıklı, %0,5 FS doğruluklu bir cihazın hata payı 9 bar’da da 1 bar’da da ±0,05 bar’dır; bu, 1 bar okunurken okunan değerin %5’i demektir. Okunan değerin yüzdesi (% okuma) olarak verilen doğrulukta ise hata payı okunan değerle birlikte küçülür.
8. Çıkış sinyali ve besleme: 4-20 mA, 0-10 V, HART, Modbus ya da şalter çıkışı. Birçok kontrol sisteminin giriş kartı yalnız yükseltilmiş sinyalleri kabul eder; sahadaki besleme gerilimi de cihazın besleme aralığına uymalıdır.
9. Ortam koşulları: Korozif ortam, borulardaki yoğun titreşim ve aşırı sıcaklık cihazın korunmasını gerektirir. Kataloglarda koruma sınıfı IP65, IP67 ya da IP68 gibi verilir.

Cihaz bir güvenlik fonksiyonunda kullanılacaksa SIL nedir rehberindeki belgelere de bakılır.

Basınçla seviye, debi ve filtre basınç düşümü nasıl ölçülür?

Basınç ölçümü yalnız basıncı değil, ondan hesaplanan başka büyüklükleri de verir.

• Açık tankta hidrostatik seviye: Sıvı sütunu yükseldikçe dipteki basınç artar; basınç, sıvının seviyesi ve yoğunluğuyla orantılıdır (P = ρgh). Örneğin 10 metrelik bir su sütunu dipte yaklaşık 0,98 bar gösterge basıncı oluşturur (mSS’nin anlaşmalı değeriyle). Hidrostatik Seviye Sensörü BHPT2013 daldırma tiptir; su ve atık suda 0…0,5 m ile 0…20 m su sütunu arasındaki aralıklarda seviye ölçer ve 4-20 mA ya da 0-10 V çıkış verir. Diğer modeller seviye sensörü sayfasındadır.
• Kapalı tankta seviye: Sıvının üstünde de basınç varsa sıvının altındaki ve üstündeki basınçlar karşılaştırılır. Fark basınç transmitteri bu iki basıncı alır (bir yöntem, basınçları yağ dolu kılcal hatlarla iletmektir) ve aradaki farktan seviyeyi hesaplar.
• Debi: Boruya konan orifis plaka, nozul (lüle) ya da venturi gibi bir daralmanın iki tarafı arasındaki basınç farkından debi bulunur; hesabın özeti endüstriyel sensör çeşitleri rehberindeki tablodadır. Debiyi doğrudan ölçen cihazlar debimetre sayfasındadır.
• Filtre: Yağ ve hava filtrelerinin iki tarafı arasındaki basınç düşümü fark basınçla ölçülür; Befa ürünlerinden BDP10 ve T2906-DP filtre fark basıncının izlenmesinde de kullanılır.

Fark basınç tarafında Fark Basınç Transmitteri BDP10 sıvılar, yağlar, hava ve tüm gazlarda 0…100 mbar ile 0…50 bar arasındaki aralıklarda; T2906-DP ise relatif basınç, akış, vakum, sıvı seviyesi ve yoğunluk ölçümünde kullanılır.

Ölçüm noktanızın basınç tipini, aralığını, akışkanını ve bağlantısını bize anlatırsanız uygun basınç transmitterini birlikte seçebiliriz. Tüm modeller basınç transmitteri sayfasındadır. Befa Proses keşif, cihaz seçimi danışmanlığı, montaj ve devreye alma hizmeti de verir; ayrıntılar hizmetlerimiz sayfasındadır.