مفهوم فشار چیست؟

خیلی از ماها در زندگی روزمره‌ی خود، پیوسته از مفهوم فشار استفاده می‌کنیم و شاید به طور ناخودآگاه، از کاربردهای آن نیز بهره می‌بریم. تعریف ساده و آکادمیک فشار، نیروی وارده بر یک سطح مشخص است که معمولا با واحد پاسکال اندازه‌گیری می‌شود. از این تعریف، با توجه به شرایط و نیازهای مختلف، استفاده‌های متنوعی نیز می‌شود. برای استفاده از مفهوم فشار، حتی لازم نیست به طور دقیق با آن آشنا باشید. اما در کاربردهای صنعتی، قضیه فرق دارد. با استفاده از این مفهوم و کاربردهایی که انواع فشار دارد، می‌توان برخی عملیات را تسهیل کرد و اطلاعات مفیدی درباره‌ی آن نیز به دست آورد. در ادامه، بیشتر درباره‌ی سه نوع اصلی فشار که در صنعت اندازه‌گیری می‌شود و کاربرد هر یک، صحبت خواهیم کرد.

انواع فشار

با توجه به مرجعی که فشار را بر اساس آن اندازه‌گیری می‌کنیم، فشار را می‌توان به سه دسته‌ی کلی تقسیم کرد. هر کدام از این انواع فشار، کاربرد خاص خود را در صنعت دارد که در ادامه‌ی مقاله، آن‌ها را نیز بررسی می‌کنیم.

فشار مطلق

فشار را، با استفاده از سنسور فشار یا ترانسمیتر، اندازه‌گیری می‌کنند. این دستگاه دو دیافراگم دارد که برای اندازه‌گیری فشار مورد نظر، هر کدام را در نقطه‌ای مشخص قرار می‌دهند. اگر یک سر دیافراگم را در خلاء قرار دهیم و سر دیگر آن را در محیط مورد نظر، کمیت به دست‌آمده، فشار مطلق خواهد بود.

فشار نسبی

برای اندازه‌گیری این نوع از فشار، باید یک سر دیافراگم را در فضای اتمسفر قرار دهیم و انتهای دیگر آن را در در محیط مد نظر. عددی که با استفاده از این روش به دست می‌آوریم، نشان‌دهنده‌ی فشار نسبی خواهد بود.

فشار تفاضلی

برای اندازه‌گیری این نوع از فشار، دو سر دیافراگم را در دو محیط مختلف قرار می‌دهند. نتیجه‌ی به دست‌آمده، نشان‌دهنده‌ی اختلاف فشار بین این دو محیط است که آن را با نام فشار تفاضلی می‌شناسند.

برای مطالعه بیشتر می‌توانید اتصالات آهنی را مطالعه نمائید.

کاربردهای اندازه‌گیری فشار در صنعت

انواعی از فشار که درباره‌ی آن‌ها صحبت کردیم، مبنای کار سنسورهای فشار هستند. این دستگاه‌ها، کاربردهای فراوانی در صنعت دارند و حتی می‌توانند پایه‌ی ایجاد کارخانه‌های هوشمند قرار گیرند. در ادامه، ۳ کاربرد اصلی که استفاده از ترانسمیتر فشار در صنایع مختلف دارد، بررسی می‌کنیم.

نظارت بر جریان‌های فرایندی

استفاده از سنسورهای فشار تفاضلی در نظارت بر جریان‌هایی که فرایند خاصی در عملیات طی می‌کنند، از اهمیت بالایی برخوردار است. در بسیاری از صنایع، یک مایع در طول عملیات از موانعی مثل فیلترهای مختلف عبور می‌کند. در شرایط عادی، اختلاف بین فشار نافذ (Influent Pressure) و فشار منفعل (Effluent Pressure) (فشار محیط جریان بالا (Upstream Pressure) و محیط جریان پایین (Downstream Pressure))، باید حداقل یا حتی صفر باشد.

اما در طول عملیات، فیلترها به دلیل وجود آلاینده‌هایی در مایعی که جریان دارد، مسدود می‌شوند. این موضوع سبب می‌شود تا فشار جریان پایین، کاهش یابد که می‌تواند از کیفیت عملیات بکاهد یا حتی باعث توقف آن شود. این موضوع سبب می‌شود تا میزان فشار تفاضلی افزایش یابد.

در چنین شرایطی است که اندازه‌گیری فشار می‌تواند تصویری کلی از عملیات برای اپراتورها فراهم کند. حتی با استفاده از این سنسورها می‌توان حداکثر فشار تفاضلی مجاز را تعیین کرد تا در صورت تخطی از آن، کل دستگاه متوقف شود تا اقدامات لازم برای تعمیر آن، پیش از وقوع مشکل، انجام گیرد. برای مطالعه بیشتر می توانید به شیرآلات برنجی مراجعه نمائید.

تعیین سطح مایعات

در شرایط صنعتی، استفاده از مخزن‌ها برای نگهداری مایعات، یا استفاده از مایعات در طول جریان عملیات، رواج دارد. اندازه‌ی این مخزن‌ها گاهی به قدری بزرگ است که نمی‌توان به راحتی سطح مایع موجود در آن را اندازه‌گیری کرد. همچنین، در برخی شرایط، ثابت نگه داشتن سطح مایع داخل مخزن، اهمیت زیادی دارد و باید روی آن نظارت دائمی وجود داشته باشد.

در صورتی که یک سنسور اندازه‌گیری فشار در انتهای مخزن قرار دهیم، می‌توانیم به طور پیوسته، با استفاده از فشار وارده به آن، سطح مایع موجود در مخزن را نیز اندازه بگیریم. در صورتی که از جرم مایع داخل مخزن اطلاع داشته باشیم، این اندازه‌گیری، با حداکثر دقت انجام می‌گیرد.

مدیریت چرخه‌های کنترل

با استفاده از مفهوم فشار، می‌توان چرخه‌های کنترل در عملیات را نیز مدیریت کرد. این مورد، به خصوص در کاربردهایی مانند دستگاه‌های پرس هیدرولیک، یا دستگاه‌های لیفت هیدرولیک، رواج زیادی دارد. سنسورهایی که در این شرایط استفاده می‌شود، اندازه‌ی بسیار کوچکی دارند، اما دقت اندازه‌گیری آن‌ها، بسیار بالا است. با اندازه‌گیری فشار مطلق در مقیاس‌های بزرگ، امکان استفاده از دستگاه‌های لیفت و پرس هیدرولیک ممکن می‌شود. استفاده از این کاربرد فشار، در صنایع ساخت دارو و اتومبیل‌سازی، رواج زیادی دارد.

سایر کاربردهای فشار در صنایع

با استفاده از مفهوم فشار، می‌توان کمیت‌ها و مفاهیم دیگری را هم به طور غیر مستقیم اندازه‌گیری کرد که می‌تواند در صنایع مختلف، کاربرد زیادی داشته باشد. در ادامه، به برخی از مهمترین این مفاهیم اشاره می‌کنیم:

• نرخ عبور جریان از یک محفظه مانند لوله
• اندازه‌گیری جرم یک ماده‌ی مشخص
• رابطه‌ای که بین دو مایع مختلف، که در یک مخزن واحد قرار دارند، با استفاده از مفهوم فشار تعیین می‌شود.