[pt] Nesta dissertação é realizada uma análise experimental da influência da pressão estática na medição de pressão diferencial com transmissores eletrônicos, dotados de sensores capacitivos ou sensores de silício ressonante, cuja tecnologia é amplamente difundida nos dias atuais por serem de elevada repetitividade, reprodutibilidade, exatidão e baixa histerese. A medição de pressão diferencial é amplamente utilizada na indústria de Petróleo, com o objetivo de medição de vazão, nível, entupimento de filtros e medição de interface óleo água. A calibração dos transmissores de pressão diferencial é feita no país a pressão atmosférica, não se preocupando com a influência da pressão estática do processo sobre seu desempenho. Como sua principal contribuição, o trabalho apresenta uma metodologia inovadora ainda não disponível no país de calibração de transmissores de pressão diferencial na pressão de operação, melhorando a confiabilidade e a incerteza das medições de vazão de líquidos e gases nas indústrias em geral. As faixas estudadas de pressão estática (0 a 20000 KPa) e diferencial (40 a 250 KPa), atendem a utilização interna da área de produção e exploração da Petrobras. A simples substituição da máquina de ensaio e seus instrumentos é suficiente para a calibração em uma faixa mais ampla, utilizando-se da mesma metodologia. Para alcançar os resultados, um dispositivo de amplificação de pressão foi desenvolvido neste estudo e utilizado em cada extremidade do transmissor de pressão, para aumentar a pressão desde valores próximos da atmosférica, que podem ser medidos com boa exatidão e repetitividade, até sua pressão de operação. Durante sua utilização, a pressão diferencial em suas extremidades é deduzida a partir dos valores medidos próximos da pressão atmosférica e do fator de amplificação. A incerteza dos resultados foi estimada e a metodologia foi utilizada para mostrar que a curva de calibração de um transmissor de pressão varia com sua pressão de operação. / [en] This paper deals with an experimental analysis of the static pressure influence upon the measurement of the differential pressure. Using capacitive or silicon resonator transducers, the electronic transmitters used in the experiment are thoroughly diffused nowadays due to their repetitiveness, reproducibility, accuracy and low hysteresis. The measurement of the differential pressure is widely employed in the petrol industry for determining the flow rate, level, blockage of filters and the oil-water interface. The calibration of the differential pressure transmitters is made in Brazil at atmospheric pressure, since there is little concern about the static pressure influence on the transducer performance. As a main contribution, this study presents a calibration methodology of differential pressure transmitters, still unavailable in the country, increasing its reliability and reducing the uncertainty of measuring the flow of liquid or gaseous substances. The ranges of the studied static pressure (from 0 to 20000 KPa) and differential pressure (from 40 to 250 KPa) cover Petrobras production and exploration operating conditions. The same methodology can be applied to wider ranges, by properly sizing the calibrating device and the related instruments. To achieve the results, a pressure amplification device was developed and used at each port of the pressure transmitter. A methodology was also developed in this study to determine the amplification factor from near atmospheric values, which can be measured very accurately, up to the operating pressure of the transmitter. Thus, during the calibration of a pressure transmitter, the pressure differential at the transmitter ports is deduced from the measured value at nearly atmospheric pressure and the amplification factor. The uncertainty of the results were estimated and the methodology was used for the calibration of a pressure transmitter, showing that its calibrating curve varies with the operating pressure.

Este projeto de pesquisa apresenta o desenvolvimento de protótipos de transmissores industriais de pressão do tipo diferencial piezoresistivo com saída analógica a dois fios 4-20 mA. Os dispositivos usam um DSSP (processador digital de sinal do sensor) para realizar compensação térmica nas temperaturas de 0°C até 80°C e a calibração de pressão diferencial na faixa de 0-25 bard e de pressão de linha de 0-7 barg. Os transmissores permitem a leitura de diversas variáveis industriais: pressão diferencial, pressão relativa e pressão absoluta em fluidos. Os transmissores têm um TEB (total error band) menor que 0,15 de porcentagem de escala plena. A saída analógica dos transmissores diferenciais de pressão é caracterizada utilizando como base normas internacionais BS (British Standards). Os parâmetros avaliados nos transmissores de pressão são: a exatidão, o coeficiente térmico do offset, o coeficiente térmico do span, o total error band, e os desvios no tempo a curto e longo prazo. Esse trabalho é resultado da parceria dada entre o Laboratório de Sistemas Integráveis da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (LSI/EPUSP) e a empresa MEMS Microssistemas Integrados Híbridos de Pressão. / This research project presents the prototypes development of piezoresistive differential pressure transmitters with analog two-wire output of 4-20 mA. The devices use a DSSP (Digital Signal Processor Sensor) to achieve temperature compensation at temperatures from 0°C to 80°C and differential pressure calibration range from 0 bard to 25 bard and line pressure range from 0 barg to 7 barg. The transmitters measure several industrial variables: differential pressure, relative pressure and absolute pressure at fluids. The transmitters have a TEB (total error band) less than 0.15 percent of full scale. The analog output of the differential pressure transmitters is characterized using British Standards-BS. The parameters evaluated in the pressure transmitters are: the accuracy, the thermal coefficient of the offset, the thermal coefficient of the span, the total error band, the start-up drift and long-term drift. This work is the result of the academic and technological partnership between the Laboratory of Integrated Systems of the Polytechnic School of the University of São Paulo (LSI / EPUSP) and the MEMS company - Microssistemas Integrados Híbridos de Pressão Ltda.

Este projeto de pesquisa apresenta o desenvolvimento de protótipos de transmissores industriais de pressão do tipo diferencial piezoresistivo com saída analógica a dois fios 4-20 mA. Os dispositivos usam um DSSP (processador digital de sinal do sensor) para realizar compensação térmica nas temperaturas de 0°C até 80°C e a calibração de pressão diferencial na faixa de 0-25 bard e de pressão de linha de 0-7 barg. Os transmissores permitem a leitura de diversas variáveis industriais: pressão diferencial, pressão relativa e pressão absoluta em fluidos. Os transmissores têm um TEB (total error band) menor que 0,15 de porcentagem de escala plena. A saída analógica dos transmissores diferenciais de pressão é caracterizada utilizando como base normas internacionais BS (British Standards). Os parâmetros avaliados nos transmissores de pressão são: a exatidão, o coeficiente térmico do offset, o coeficiente térmico do span, o total error band, e os desvios no tempo a curto e longo prazo. Esse trabalho é resultado da parceria dada entre o Laboratório de Sistemas Integráveis da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (LSI/EPUSP) e a empresa MEMS Microssistemas Integrados Híbridos de Pressão. / This research project presents the prototypes development of piezoresistive differential pressure transmitters with analog two-wire output of 4-20 mA. The devices use a DSSP (Digital Signal Processor Sensor) to achieve temperature compensation at temperatures from 0°C to 80°C and differential pressure calibration range from 0 bard to 25 bard and line pressure range from 0 barg to 7 barg. The transmitters measure several industrial variables: differential pressure, relative pressure and absolute pressure at fluids. The transmitters have a TEB (total error band) less than 0.15 percent of full scale. The analog output of the differential pressure transmitters is characterized using British Standards-BS. The parameters evaluated in the pressure transmitters are: the accuracy, the thermal coefficient of the offset, the thermal coefficient of the span, the total error band, the start-up drift and long-term drift. This work is the result of the academic and technological partnership between the Laboratory of Integrated Systems of the Polytechnic School of the University of São Paulo (LSI / EPUSP) and the MEMS company - Microssistemas Integrados Híbridos de Pressão Ltda.