فشار

فشار چیست؟

فشار(Pressure) یک مفهوم اساسی در فیزیک و مهندسی است که به عنوان نیروی اعمال شده در واحد سطح بیان می شود و یک پارامتر مهم در زمینه های مختلف از جمله مکانیک سیالات، ابزار دقیق و علم مواد است. معمولاً فشار در واحدهایی مانند بار (bar)، پاسکال (Pa) یا نیوتن بر متر مربع (N/m²) اندازه گیری می شود. هدف از این مقاله آشنایی با اهمیت اندازه گیری فشار در صنایع، انواع فشار، واحدها و انواع تجهیزات اندازه گیری فشار است.

یکی از کاربردهای عمده فشار شامل هواشناسی است در واقع الگوهای آب و هوا و فشار اتمسفر با درک فشار تعیین می شوند. در سیالات، فشار نقش مهمی در تعیین نحوه رفتار سیالات، از جمله جریان آنها و نیروهایی که بر روی سطوح وارد می کنند ایفا می کند. علاوه بر این در مهندسی، فشار بر طراحی سازه ها، ظروف و سیستم هایی مانند خطوط لوله و راکتورها تأثیر می گذارد. فشار پس از دما مهمترین کمیت فیزیکی است که باید در صنایع مختلف جهت افزایش راندمان و کاهش حوادث و هزینه ها اندازه گیری شود.

به عبارت دیگر فشار یک مفهوم اساسی در فیزیک است که به درک رفتار گازها، مایعات و جامدات کمک می‌کند. در مورد گازها، فشار ناشی از برخورد مولکول‌ها با دیواره‌های ظرف است که به ایجاد نیرویی بر روی آن دیواره‌ها منجر می‌شود. در مایعات فشار به‌طور یکنواخت در تمام جهات توزیع می‌شود. زمانی که فشار به مواد جامد وارد می‌شود، می‌تواند منجر به تغییر شکل یا تغییرات ساختاری در آن‌ها گردد و این وضعیت معمولاً با مفاهیم کرنش و استرس (Stress) توصیف می‌شود.

خرید و فروش تجهیزات اندازه گیری فشار

اندازه‌گیری فشار در صنایع فرآیندی یک نیاز اساسی است که به بهبود ایمنی، کنترل دقیق فرآیند، بهره‌وری انرژی و افزایش کیفیت محصول کمک می‌کند. به همین منظور انواع تجهیزات فشار مکانیکی و الکتریکی در انبار پیکاتک موجود است و با بهترین کیفیت و قیمت مناسب به فروش می رسند.

پیکاتک (Pikatak) بزرگترین فروشگاه تخصصی در زمینه ارائه تجهیزات و راهکارهای اندازه‌گیری فشار است. این وب‌سایت به عنوان یک منبع معتبر در صنعت، مجموعه‌ای گسترده از محصولات مرتبط با اندازه‌گیری فشار، از جمله گیج‌های فشار، ترانسمیترها، سوئیچ‌های فشار و دیگر تجهیزات مرتبط از برندهای معتبر ASHCROFT ،BARTON ، FISHER، WIKA، NUOVA FIMA ، PAKKENS  را ارائه می‌دهد. جهت کسب مشاوره رایگان برای خرید تجهیزات فشار یا استعلام قیمت میتوانید با کارشناسان فروش ما در پیکاتک تماس بگیرید.

پیکاتک اطلاعات مفصلی درباره هر محصول شامل مشخصات فنی، کاربردها، و مزایای هر تجهیز را ارائه می‌دهد. علاوه بر این کارشناسان پیکاتک به مشتریان کمک می‌کنند تا بهترین گزینه‌ها را با توجه به نیازها و شرایط خاص خود انتخاب کنند. محصولات ارائه شده در پیکاتک دارای گواهی‌ها و استانداردهای بین‌المللی هستند، که این امر نشان‌دهنده کیفیت و دقت بالای این تجهیزات است. 

اهمیت اندازه گیری فشار 

اندازه گیری فشار در صنایع فرآیندی از اهمیت ویژه ای برخوردار است و به همین منظور انواع مختلفی از تجهیزات مکانیکی و الکترونیکی تولید می شوند. گیج فشار یا مانومتر از تجهیزات مکانیکی اندازه گیری فشار است که تنها جهت نمایش محلی فشار سیالات گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد. اما ترانسمیتر فشار از تجهیزات الکترونیکی فشار است که علاوه بر سنجش فشار سیال سیگنالی متناسب با آن معمولا 4 تا 20 میلی آمپر به اتاق کنترل یا PLC ارسال می کند.  از ترانسمیترهای فشار صنعتی می توان برای نظارت بر فشار فرآیندهای صنعتی، اندازه گیری جریان سیال، تشخیص نشت مایع یا گاز و اندازه گیری سطح پر شدن مخازن استفاده کرد.

اندازه‌گیری فشار برای اطمینان از ایمنی، بهینه‌سازی فرآیندها، حفظ کیفیت محصول، اطمینان از انطباق با مقررات و بهبود کارایی عملیاتی کلی در صنایع فرآیند حیاتی است. داده های فشار دقیق و قابل اعتماد تصمیم گیری بهتر را ممکن می کند و قابلیت اطمینان عملیات صنعتی را افزایش می دهد. در ادامه دلایل و اهمیت اندازه گیری فشار در صنایع مختلف به شرح زیر است:

• ایمنی: نظارت بر فشار به جلوگیری از موقعیت های خطرناک مانند خرابی تجهیزات، انفجار یا نشتی کمک می کند. فشار بیش از حد می تواند منجر به خرابی های فاجعه بار در مخازن، خطوط لوله و راکتورها شود.
• کنترل فرآیند: بسیاری از فرآیندهای شیمیایی برای سرعت واکنش بهینه و کیفیت محصول به شرایط فشار خاصی نیاز دارند. اندازه گیری دقیق فشار به اپراتورها اجازه می دهد تا این شرایط را حفظ کنند.
• تضمین کیفیت: فشار بر خواص فیزیکی و شیمیایی مواد تأثیر می گذارد. کنترل فشار دقیق تضمین می کند که محصولات با استانداردها و مشخصات کیفیت مطابقت دارند.
• صرفه جویی در هزینه: اندازه گیری دقیق فشار در صنایع موجب کاهش هزینه ها می شود. کنترل فشار می تواند به کاهش ضایعات محصولات نهایی یا مواد خام کمک کند. وقتی ماشین‌ها در محدوده فشار دقیق قرار دارند بهتر کار می‌کنند و هزینه‌های تعمیر و نگهداری و زمان خرابی را کاهش می‌دهند.
• بهینه سازی فرآیند: اندازه گیری فشار مداوم داده های ارزشمندی را ارائه می دهد که می تواند برای بهبود فرآیندها، شناسایی ناکارآمدی ها و بهینه سازی عملیات تجزیه و تحلیل شود. درک روند فشار می‌تواند به تشخیص مشکلات در یک فرآیند کمک کند و امکان مداخلات و تنظیمات به موقع را فراهم کند.
• دینامیک سیالات: در فرآیندهای مربوط به گازها و مایعات، اندازه گیری فشار برای درک ویژگی های جریان حیاتی است که می تواند بر طراحی و عملکرد سیستم تأثیر بگذارد. همچنین فشار یک متغیر کلیدی در سیستم های پنوماتیک و هیدرولیک است که بر عملکرد و کارایی ماشین آلات و تجهیزات تاثیر می گذارد.

انواع تجهیزات اندازه گیری فشار

با توجه به اهمیت اندازه گیری فشار در صنایع مختلف طیف گسترده ای از تجهیزات مکانیکی و الکتریکی جهت سنجش و کنترل فشار تولید می شوند که هر کدام با توجه به نوع کاربرد، شرایط فرآیندی و ویژگی های سیال مورد استفاده قرار می گیرند. تجهیزات مکانیکی فشار مانند گیج های فشار از قطعات مکانیکی نظیر فنر و دیافراگم برای اندازه گیری فشار استفاده می کنند. گیج های فشار فاقد سیگنال خروجی می باشند و تنها توسط صفحه نمایش عقربه ای یا دیجیتال میزان فشار سیالات را نشان می دهد.

تجهیزات الکتریکی فشار مانند ترانسمیترهای فشار از قطعات الکتریکی مانند کرنش سنج ها و کریستال های پیزوالکتریک برای اندازه گیری فشار استفاده می کنند. آنها علاوه بر نمایش محلی فشار دارای سیگنال های خروجی 4 تا 20 میلی آمپر مطابق با فشار سیال می باشند. در نظر داشته باشید که تجهیزات الکتریکی فشار در مقایسه با مکانیکی دقیق تر و قابل اعتمادتر هستند اما می توانند گران تر نیز باشند. در ادامه انواع پرکاربرد تجهیزات فشار به شرح زیر است:

• گیج فشار (Pressure Gauge)
• ترانسمیتر فشار (PressureTransmitter)
• سوئیچ فشار (Pressure Switch)
• تجهیزات جانبی فشار (Pressure Accessories)

عوامل تاثیرگذار بر قیمت تجهیزات فشار

قیمت تجهیزات اندازه گیری فشار براساس پارامترهای مختلف متفاوت است. هنگام خرید تجهیزات اندازه‌گیری فشار برای کاربردهای گوناگون، توجه به چندین پارامتر کلیدی زیر اهمیت دارد:

• نوع فشار: ابتدا مشخص کنید که به اندازه‌گیری فشار مطلق، فشار نسبی یا فشار تفاضلی نیاز دارید. هر کدام از این نوع‌ها کاربردهای خاص خود را دارند و انتخاب درست آن‌ها می‌تواند نتیجه اندازه‌گیری را تحت تأثیر قرار دهد.
• نوع تجهیزات اندازه‌گیری فشار: بر اساس نیازهای خاص خود، نوع تجهیزات را مشخص کنید. شامل گیج‌ها، ترانسمیترها و سوئیچ‌های فشار که هر کدام برای کاربردهای خاص طراحی شده‌اند.
• محدوده اندازه‌گیری: تجهیزات اندازه‌گیری فشار در محدوده‌های مختلفی ارائه می‌شوند. محدوده‌ای که تجهیزات پوشش می‌دهند باید با نیازهای پروژه شما تطابق داشته باشد. تجهیزات با محدوده وسیع‌تر معمولاً قیمت بالاتری دارند.
• دقت اندازه‌گیری: دقت تجهیزات اندازه‌گیری فشار برای برخی از فرآیندها بسیار حیاتی است. لذا باید دقت مورد نیاز خود را بررسی کرده و تجهیزات با دقت مناسب را انتخاب نمایید.
• متریال سازنده: جنس مواد به کار رفته در ساخت تجهیزات تأثیر زیادی بر قیمت و دوام آن‌ها دارد. موادی مانند استیل ضد زنگ، هستلوی، مونل و اینکونل از جمله متریال‌هایی هستند که ممکن است هزینه بیشتری داشته باشند.
• گواهی و استانداردها: تجهیزات با گواهی و استانداردهای معتبر معمولاً قیمت بالاتری دارند، اما این گواهی‌ها تضمینی برای دقت و عملکرد مطلوب تجهیزاتی هستند که استفاده می‌شوند.
• قابلیت اتصال و ارتباط: برخی از تجهیزات مانند ترانسمیترها قابلیت اتصال به سیستم‌های کنترل و اتوماسیون صنعتی را دارند. در صورت نیاز به این قابلیت، اطمینان حاصل کنید که تجهیزات انتخابی شما توانایی لازم را دارند.
• شرایط محیطی: شرایط محیطی که تجهیزات در آن استفاده می‌شوند، از جمله دما، فشار، رطوبت و شرایط جوی دیگر، باید مدنظر قرار گیرد. اطمینان حاصل کنید که تجهیزات انتخابی شما قادر به عملکرد صحیح در این شرایط هستند.
• انتخاب برند: برند محصول نیز پارامتر مهمی در انتخاب تجهیزات اندازه‌گیری فشار است. برندهای معتبر مانند ABB، ASHCROFT، WIKA، YOKOGAWA، SIEMENS، ROSEMOUNT و NUOVA FIMA معمولاً از کیفیت و دقت بالاتری برخوردارند و خدمات پس از فروش بهتری ارائه می‌دهند. تحقیق درباره برندهای مختلف می‌تواند به شما در انتخاب تجهیزات مناسب کمک کند.

قیمت تجهیزات با توجه به مشخصات فنی، عملکرد و قابلیت‌های مختلف متفاوت است. پیش از خرید، بودجه خود را مشخص کرده و با قیمت‌ها و گزینه‌های موجود در بازار آشنا شوید. مقایسه قیمت و کیفیت می‌تواند به شما کمک کند تا بهترین گزینه را با توجه به نیازهای خود انتخاب کنید. با در نظر گرفتن این پارامترها و انجام تحقیقات لازم می‌توانید تجهیزات اندازه‌گیری فشار را با دقت و اطمینان بیشتری انتخاب کنید. این انتخاب نه تنها به بهبود عملکرد سیستم‌های صنعتی کمک می‌کند، بلکه ایمنی و کیفیت محصولات نهایی را نیز تضمین می‌نماید.

فشار از نظر فیزیکی چگونه ایجاد می شود؟

فشار زمانی ایجاد می شود که نیرویی بر روی یک منطقه خاص اعمال شود. به عنوان مثال در گازها از برخورد مولکول های گاز با دیواره های ظرفشان فشار ایجاد می شود. این برخوردها نیرویی به دیوارها وارد می کند و فشار ایجاد می کند. در مایعات فشار به طور یکسان در تمام جهات در هر نقطه از سیال اعمال می شود که به عنوان فشار هیدرواستاتیک شناخته می شود.

برای جامدات، فشار با فشار وزن جسم بر روی سطح ایجاد می شود. این می تواند باعث تغییر شکل یا تغییرات ساختاری در ماده تحت فشار شود. به طور کلی رابطه فشار به صورت زیر تعریف می شود. در رابطه زیر P فشار، F نیروی اعمالی از سیال و A سطح مقطع است. با توجه به  تصویر زیر فشار با سطح نسبت معکوس دارد. از این رو با افزایش مساحت فشار کاهش می یابد و با کاهش سطح فشار افزایش می یابد. در نتیجه با نیروی یکسان هرچه سطح مقطع بزرگتر باشد فشار کمتری به سطح وارد می شود.

انواع مختلف فشار 

همانطور که ذکر شد فشار به عنوان نیرویی در هر ناحیه تعریف می شود که می تواند توسط یک مایع، گاز یا بخار و غیره بر روی یک سطح معین اعمال شود. فشار اعمال شده را می توان به صورت فشار مطلق، گیج یا فشار تفاضلی اندازه گیری کرد. تفاوت بین این سه فشار نقطه مرجعی است که به عنوان نقطه صفر در مقیاس انتخاب می شود. به عنوان مثال برای فشار مطلق، خلاء کامل به عنوان نقطه مرجع انتخابمی شود اما برای فشار گیج یا نسبی، نقطه مرجع فشار اتمسفر است. برای اندازه گیری اختلاف فشار نیز نقطه مرجع ثابتی وجود ندارد زیرا دو فشار متفاوت با هم مقایسه می شوند.

1-فشار مطلق (absolute pressure)

فشار مطلق مقدار فشار اندازه گیری شده نسبت به صفر است که از نظر فشار خلاء مطلق است. فشار محیط و عوامل خارجی تاثیری بر این نوع اندازه گیری نمی گذارد.

2- فشار نسبی (gauge pressure) 

این فشار نسبت به فشار اتمسفر اندازه گیری می شود و با توجه به اینکه فشار بالاتر یا پایین تر از فشار اتمسفر باشد، می تواند مثبت یا منفی باشد. با توجه به اینکه فشار نسبی تفاوت با خلاء را اندازه گیری نمی کند متناسب با فشار اتمسفر تغییر می کند و تحت تاثیر عوامل خارجی مانند آب و هوا یا ارتفاع از سطح دریا قرار می گیرد.

3- اختلاف فشار یا فشار تفاضلی (differential pressure)

فشار تفاضلی به اختلاف فشار بین دو نقطه اشاره دارد و معمولاً با نماد Δp نشان داده می‌شود. این نوع فشار در بسیاری از کاربردها و صنایع به ویژه در سیستم‌های هیدرولیک، پنوماتیک و فرآیندهای صنعتی اهمیت دارد. به عنوان مثال برای نظارت فیلتر و اندازه گیری سطح در مخازن بسته از اختلاف فشار استفاده می شود. فشار تفاضلی به صورت Δp=p1−p2 تعریف می‌شود که در آن p1 و p2 به ترتیب فشارهای دو نقطه مختلف هستند.

یکاهای مهم فشار

واحد فشار در SI پاسکال (Pa) است که به صورت یک نیوتن بر متر مربع (N/m²) تعریف می شود اما در اندازه‌گیری فشار معمولاً از یکای بار (bar) استفاده می‌شود. علاوه بر این می توان فشار را به صورت کیلوگرم بر سانتی متر مربع (kg/cm2) نیز بیان کرد. فشار همچنین می تواند به عنوان یک مقدار نسبت به فشار اتمسفر در سطح دریا توسط واحد "atm"یا در یک مقدار نسبت به فشار خلاء صفر (وکیوم) توسط واحد "Torr" بیان شود. تجهیزات اندازه گیری فشار بر اساس نیازهای کاربران تقریباً در تمام واحدهای مرسوم بین‌المللی ارائه می‌شوند. در جدول زیر واحدهای رایج تجهیزات اندازه گیری فشار و تبدیل آنها به بار ذکر می شود.