La mesure de la pression joue un rôle essentiel dans l'industrie moderne, la recherche scientifique et les applications quotidiennes. En production industrielle, la pression, tout comme la température, le débit ou le niveau, est une variable essentielle du procédé qui doit être surveillée et contrôlée. La précision de sa mesure influence directement l'efficacité énergétique, la sécurité de la production et la performance économique globale.
Par exemple, les systèmes de turbines à vapeur nécessitent de la vapeur à haute température et haute pression. En fonctionnement, de nombreux instruments de mesure de la pression assurent la stabilité et l'efficacité du système. Dans l'industrie chimique, un contrôle précis de la pression détermine les résultats des réactions. Par exemple, dans la synthèse de l'ammoniac, le maintien d'une pression adéquate garantit un rendement optimal de la réaction chimique. Une basse pression entraîne une faible efficacité de conversion, tandis qu'une pression excessive augmente les risques pour la sécurité.Dans la recherche scientifique et les technologies modernes, la pression influence la transformation structurelle 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 artificiels, en revanche, nécessite des pressions ultra-élevées atteignant le gigapascal (GPa). Même dans les technologies émergentes comme les revêtements en couches minces, le contrôle du vide et de la pression est crucial.
Sous haute pression, les propriétés physiques des fluides, des métaux et d'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 des technologies de mesure de la pression sont essentiels pour comprendre et gérer ces changements.
Dans les secteurs de la défense et de l'aérospatiale, la surveillance de la pression est tout aussi cruciale. Les applications incluent les essais en soufflerie, la cartographie de la pression à la surface des avions, 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.
Exigences relatives aux 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 nécessitent des instruments capables de mesurer les ultra-hautes pressions et les micro-pressions avec une précision extrême.
La mesure de pression couvre une grande variété d'applications : gaz et liquides, pression statique et dynamique, milieux 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 travail, tout en développant de nouvelles méthodes et de nouveaux équipements pour répondre aux nouvelles exigences.
En physique, la pression désigne la force agissant par unité de surface sur une surface. Mathématiquement, cette relation s'exprime ainsi :
Lorsque la force appliquée n’est pas répartie uniformément, la pression peut être définie comme :
Dans la pratique de l'ingénierie, la pression est souvent exprimée de différentes manières en fonction des conditions de référence et des méthodes de mesure.
La pression atmosphérique ( p₀ ) est la force exercée par le poids de l'air au-dessus de la surface terrestre. Elle varie en fonction de l'altitude, de la latitude, de la température et des conditions météorologiques.
La pression absolue ( p ₐ ) représente la pression totale exercée par un fluide, un gaz ou une vapeur en un point précis, y compris la pression atmosphérique.
La pression manométrique ( 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 du vide ( p ₕ ), exprimée comme suit :
Le degré de vide indique à quel point la pression absolue est inférieure à 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 manométrique et la pression du vide.
D'après la définition de la pression, il est clair que la pression est une quantité dérivée exprimée en force par unité de surface .
Selon les normes internationales (SI), l'unité de base de la pression est le Pascal (Pa) , défini comme :
Malgré l'adoption universelle du Pascal, plusieurs unités traditionnelles et sectorielles restent utilisées dans divers secteurs. 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 une gravité standard (9,80665 m/s²). Son abréviation courante est 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 unités de pression supplémentaires incluent 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 des coefficients de conversion entre différentes unités de pression.
La mesure de pression est au cœur de l'automatisation industrielle, de l'expérimentation scientifique et de l'ingénierie moderne. La compréhension des différents types de pression , unités et principes de conversion garantit précision, sécurité et efficacité dans toutes les disciplines techniques. Face à l'exigence croissante de précision et d'étendues de mesure, les progrès des instruments de mesure de pression continueront de stimuler le progrès industriel et la recherche.
Tableau 1-1 Facteurs de conversion des unités de pression
| Unit Name | Symbol | Pa | bar | mmH₂O | mmHg | atm | kgf/cm² | lbf/in² (psi) | torr |
| Pascal | Pa | 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 |
| Standard atmosphere | atm | 1.01325×10⁵ | 1.01325 | 1.0332×10³ | 7.6×10² | 1 | 1.0332×10 | 14.696 | 760 |
| Technical atmosphere | kgf/cm² | 9.80665×10⁴ | 9.80665 | 9.678×10² | 7.355×10¹ | 9.677×10⁻² | 1 | 14.223 | 735.6 |
| Pound-force per square inch | lbf/in² | 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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