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Mesure de la pressionLa pression joue un rôle essentiel dans l'industrie moderne, la recherche scientifique et les applications quotidiennes. En production industrielle, elle constitue une variable de processus indispensable, au même titre que la température, le débit ou le niveau, et doit être surveillée et contrôlée. La précision de sa mesure influe directement sur l'efficacité énergétique, la sécurité de la production et la performance économique globale.
Par exemple, les turbines à vapeur nécessitent de la vapeur à haute température et haute pression. En fonctionnement, de nombreux instruments de mesure de pression garantissent la stabilité et l'efficacité du système. Dans l'industrie chimique, un contrôle précis de la pression est déterminant pour le résultat des réactions. Ainsi, lors de la synthèse de l'ammoniac, le maintien d'une pression adéquate assure un rendement optimal. Une pression trop basse entraîne une faible efficacité de conversion, tandis qu'une pression trop élevée accroît les risques pour la sécurité.
En recherche scientifique et en technologie moderne, la pression influence la transformation structurale ou de phase des matériaux. Certains métaux ne peuvent être raffinés qu'à très basse pression pour atteindre une pureté élevée. La production de diamants synthétiques, quant à elle, exige des pressions extrêmement élevées, de l'ordre du gigapascal (GPa). Même dans les technologies émergentes telles que les revêtements en couches minces, la maîtrise du vide et de la pression est essentielle.
Sous haute pression, les propriétés physiques des fluides, des métaux et autres matériaux — telles que la compressibilité, la viscosité, la conductivité électrique et la structure cristalline — présentent des comportements différents de ceux observés dans des conditions atmosphériques normales. Par conséquent, les progrès réalisés dans le domaine des technologies de mesure de la pression sont essentiels pour comprendre et maîtriser ces variations.
Dans les secteurs de la défense et de l'aérospatiale, la surveillance de la pression est tout aussi cruciale. Ses applications comprennent les essais en soufflerie, la cartographie de la pression de surface des aéronefs, le contrôle des systèmes de carburant et de lubrification, les systèmes hydrauliques et pneumatiques, le contrôle de la poussée des réacteurs et la mesure de l'altitude. Dans tous ces cas, une instrumentation de pression précise est indispensable.
Exigeant de Transmetteurs de pression
Avec les progrès rapides de la production industrielle et de la recherche scientifique, la demande en matière de mesure de pression a considérablement augmenté. Les industries modernes exigent des instruments capables de mesurer avec une extrême précision aussi bien les très hautes pressions que les micro-pressions .
La mesure de la pression couvre un large éventail d'applications : gaz et liquides, pression statique et dynamique, fluides propres et visqueux, et même fluides toxiques ou lubrifiés. Les ingénieurs doivent également garantir la transmission précise des valeurs de pression des étalons de référence aux instruments de mesure, tout en développant de nouvelles méthodes et de nouveaux équipements pour répondre aux besoins émergents.
En physique, la pression désigne la force exercée par unité de surface sur une surface. Mathématiquement, cette relation s'exprime comme suit :
Où:
Lorsque la force appliquée n'est pas répartie uniformément, la pression peut être définie comme suit :
En pratique, la pression est souvent exprimée de différentes manières selon les conditions de référence et les méthodes de mesure.
La pression atmosphérique ( p₀ ) est la force exercée par le poids de l'air au-dessus de la surface de la Terre. Elle varie en fonction de l'altitude, de la latitude, de la température et des conditions météorologiques.
La pression absolue ( pₐ ) représente la pression totale exercée par un fluide, un gaz ou une vapeur en un point spécifique, y compris la pression atmosphérique.
La pression relative ( p ) est la pression mesurée par rapport à la pression atmosphérique, c'est-à-dire :
Lorsque la pression absolue est inférieure à la pression atmosphérique, la différence est appelée pression de vide ( pₕ ), exprimée comme :
Le degré de vide indique la différence entre la pression absolue et la pression atmosphérique. Dans la plupart des applications industrielles, les instruments sont conçus pour mesurer directement la pression relative ou le vide.
Les relations entre les différents types de pression sont illustrées conceptuellement dans la figure 1-1.
Figure 1-1 : Relations entre la pression absolue, la pression atmosphérique, la pression relative et la pression du vide.
D'après la définition de la pression, il est clair que la pression est une grandeur dérivée exprimée en force par unité de surface .
Selon les normes internationales (SI), l'unité de base de pression est le pascal (Pa) , défini comme :
Malgré l'adoption universelle du Pascal, plusieurs unités traditionnelles et spécifiques à certains secteurs restent utilisées. Les plus courantes sont :
Définie comme la pression produite par une force de 1 kilogramme agissant sur 1 cm² , notée kgf/cm².
Représente la pression exercée par une colonne de mercure de 760 mmHg à 0 °C et à gravité standard (9,80665 m/s²). Elle est couramment abrégée en atm .
La pression exercée par une colonne de mercure de 1 mm dans des conditions standard.
La pression produite par une colonne d'eau de 1 mm à 4 °C.
Les autres unités de pression comprennent le bar , le mètre de colonne d'eau (mH₂O) et la livre par pouce carré (psi ou lbf/in²) .
Pour faciliter la conversion, le tableau 1-1 fournit les coefficients de conversion entre différentes unités de pression.
Mesure de la pressionLa pression constitue le fondement de l'automatisation industrielle, de l'expérimentation scientifique et de l'ingénierie moderne. La compréhension des différents types de pression , de leurs unités et des principes de conversion garantit la précision, la sécurité et l'efficacité dans toutes les disciplines techniques. Face aux exigences croissantes de précision et d'étendue des plages de mesure des nouvelles technologies, les progrès réalisés dans le domaine des instruments de mesure de pression continueront de stimuler l'innovation dans l'industrie et la recherche.
Tableau 1-1 Facteurs de conversion des unités de pression
| Nom de l'unité | Symbole | Pennsylvanie | bar | mmH₂O | mmHg | ATM | kgf/cm² | lbf/po² (psi) | torr |
| Pascal | Pennsylvanie | 1 | 1,0×10⁻⁵ | 1,01972×10⁻⁴ | 7,50062×10⁻³ | 9,86923×10⁻⁶ | 1,01972×10⁻⁵ | 1,4504×10⁻⁴ | 7,50062×10⁻³ |
| bar | bar | 1,0×10⁵ | 1 | 1,01972×10³ | 7,50062×10² | 9,86923×10⁻¹ | 1,01972×10 | 14.504 | 750,062 |
| mmH₂O | mmH₂O | 9,80665 | 9,80665×10⁻⁴ | 1 | 7,355×10⁻² | 9,678×10⁻⁵ | 1,0197×10⁻³ | 1,4223×10⁻² | 7,355×10⁻² |
| mmHg | mmHg | 1,33322×10² | 1,33322×10⁻³ | 13.5951 | 1 | 1,316×10⁻³ | 1,3595×10⁻² | 1,959×10⁻¹ | 1 |
| Ambiance standard | ATM | 1,01325×10⁵ | 1,01325 | 1,0332×10³ | 7,6×10² | 1 | 1,0332×10 | 14,696 | 760 |
| Ambiance technique | kgf/cm² | 9,80665×10⁴ | 9,80665 | 9,678×10² | 7,355×10¹ | 9,677×10⁻² | 1 | 14.223 | 735,6 |
| Livre-force par pouce carré | lbf/po² | 6,89476×10³ | 6,89476×10⁻¹ | 7,0306×10¹ | 5.1713 | 6,8046×10⁻² | 7,0306×10⁻² | 1 | 51,715 |
| torr | torr | 133.322 | 1,33322×10⁻³ | 13.5951 | 1 | 1,316×10⁻³ | 1,3595×10⁻² | 1,93386×10⁻² | 1 |
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