Capteurs de pression : définition, utilisation et fonctionnement

Un capteur de pression ou sonde de pression est un dispositif utilisé pour effectuer une mesure de pression dans un fluide (gaz ou liquide) afin de surveiller, contrôler ou réguler des processus industriels. Il convertit la pression exercée par le fluide en un signal électrique qui peut être interprété par un système de contrôle.

Ces capteurs sont essentiels dans de nombreux secteurs de l’industrie, où ils permettent le contrôle de la pression dans des systèmes complexes, garantissant ainsi la sécurité, l’efficacité et la précision des opérations. Ils sont capables de détecter des variations de pression infimes, qu’il s’agisse de pressions absolues, relatives ou différentielles.

Certains capteurs modernes, équipés de technologies comme l’IO-Link, facilitent l’intégration et la gestion du signal électrique dans des environnements connectés, permettant un suivi en temps réel et une configuration simplifiée. Ces dispositifs sont particulièrement adaptés aux environnements difficiles, tels que des températures extrêmes, des atmosphères corrosives ou des vibrations, où une fiabilité maximale est indispensable.

A. Mesure de pression process

La mesure de pression process est indispensable dans de nombreux procédés industriels, pour garantir un fonctionnement fiable et sécurisé des équipements. Elle permet un suivi précis de la pression des fluides, qu’il s’agisse de liquides, de gaz ou de vapeurs, et joue un rôle clé dans la régulation, la sécurité et le pilotage des processus. Elle est également largement utilisée pour mesurer les niveaux de remplissage, notamment via la pression hydrostatique. En mesurant la pression différentielle, il est également possible de déterminer d’autres grandeurs telles que le débit ou la densité.

Cette mesure repose sur différents types de capteurs, capables de convertir une pression en signal de sortie. Parmi eux, on retrouve les capteurs de pression relative, les capteurs de pression absolue ou encore les capteurs de pression différentielle, chacun répondant à des besoins spécifiques.

La technologie utilisée au cœur du capteur varie selon l’application. On distingue notamment les sondes de pression capacitives, basés sur la variation de capacité ; les capteurs piézorésistifs et les capteurs utilisant des jauges de contrainte. Ces capteurs sont conçus avec des membranes de mesure céramiques ou métalliques, selon les contraintes du process comme la tenue à la température, à la corrosion ou aux pics de pression.

Le choix de la cellule de mesure et du transmetteur de pression dépend également de la pression de référence, des unités de pression utilisées (bar, mbar, psi…), du type de fluide à mesurer et de l’environnement global du système (abrasion, humidité, variations thermiques, etc.).

Un autre critère clé réside dans la connexion électrique : les capteurs doivent pouvoir s’intégrer facilement à l’automatisme en place. Le bon appareil de mesure assure ainsi des résultats précis, durables et exploitables, y compris dans des conditions extrêmes.

Grâce à la diversité des types de capteurs et à l’évolution constante des technologies, la mesure pression devient plus précise, plus rapide et mieux adaptée à chaque grande variété d’applications industrielles, du traitement de l’eau à l’hydraulique, en passant par la chimie ou l’agroalimentaire.

B. Des transmetteurs de pression robustes pour une mesure fiable en toute circonstance de l'eau à l'hydrogène.

Grâce à leur grande plage de mesure, allant du vide jusqu’aux très hautes pressions > 1000 bar, les transmetteurs de pression s’adaptent à une multitude d'applications. Leur conception robuste inclut une autosurveillance intégrée, garantissant une sécurité de fonctionnement élevée.

Le technologie de cellule de mesure céramique capacitive sèche, de plus en plus utilisée de nos jours, offre une excellente résistance aux surcharges, une stabilité à long terme et une solidité mécanique a toute épreuve, assurant ainsi une fiabilité maximale dans la durée.

Ces caractéristiques font des capteurs de pression modernes des alliés incontournables pour optimiser la sécurité, la performance et la longévité des installations industrielles.

Les capteurs de pression reposent sur différentes technologies de mesure pour s’adapter aux exigences spécifiques de chaque environnement industriel. Que ce soit pour des applications nécessitant une résistance aux produits agressifs, aux hautes températures ou aux pressions extrêmes, le choix de la cellule de mesure est essentiel pour garantir des performances optimales.

Parmi les solutions les plus avancées, on retrouve les cellules de mesure céramiques capacitives CERTEC® et les cellules de mesure métalliques METEC®, développées et fabriquées chez VEGA, dans des conditions de propreté absolue. Produites en salles blanches certifiées « classe 100 », ces cellules offrent une précision exceptionnelle et une fiabilité éprouvée. Chaque capteur est soigneusement étalonné sur des bancs test certifiés DKD (service d’étalonnage allemand), garantissant des mesures de pression relative, pression différentielle ou pression absolue conformes aux plus hautes exigences industrielles. Un certificat d’étalonnage est fourni à la livraison, attestant de la qualité et de l’exactitude de chaque appareil.

Les différents types de cellules de mesure

• Cellule de mesure céramique capacitive : Une membrane mobile en céramique forme un condensateur avec une base. La différence de pression va faire bouger la membrane et modifier la capacité mesurée. Idéale pour les environnements exigeants, elle offre une grande résistance à l’abrasion et aux produits chimiques agressifs. Sa robustesse et sa durabilité en fait une solution privilégiée dans l’industrie de process pour les applications jusqu'à 100 bar.

• Cellule de mesure métallique METEC® : Sur une base de cellule céramique on va rajouter un petit séparateur avec membrane métallique. On dispose alors de la robustesse de la cellule céramique  avec une membrane métallique. Conçue pour supporter des températures élevées jusqu'à 200°C, elle garantit une excellente stabilité même avec de fortes variations de température, tout en assurant une précision optimale sur le long terme. Cela en fait la solution idéale pour les industries alimentaires et pharmaceutiques sur les applications jusqu'à 25 bar.
  
  
• Séparateur : Cette technologie est utilisée quand le capteur de pression ne peut pas être en contact direct avec le fluide de process, comme par exemple sur des fluides très agressifs (acides forts, bases concentrées, fluides chimiques) ou à très haute température > 200°C. Le séparateur protège la sonde de pression, grâce à une membrane additionnelle en contact avec le fluide. Celle-ci est souvent en matériaux spéciaux comme l'Hastelloy, le titane, le Monel ou avec revêtements PTFE . Pour les températures extrêmes un capillaire rempli de liquide transmet la pression à distance, éloignant ainsi le capteur de la source de chaleur ou de froid.

• Cellule de mesure à couche mince : ici la déformation de la membrane est mesurée par des jauges de contrainte (souvent en pont de Wheatstone). Elle résiste très bien aux chocs mécaniques, aux vibrations et aux contraintes extrêmes. Grâce à la technologie de déformation mécanique sur un substrat métallique, elle offre une répétabilité élevée et une grande durée de vie. Elle est idéale pour les pressions élevées (plusieurs centaines voire milliers de bars).

• Cellule de mesure piézorésistive : La pression déforme un élément en silicium, modifiant sa résistance électrique. C'est l’une des technologies les plus courantes utilisée pour les basses à moyennes pressions jusqu' à 16 bar. Elle est très utilisée dans les capteurs pour l’automobile, le médical, ou les systèmes hydrauliques/pneumatiques. C'est aussi une solution adaptée quand on souhaite avoir qu'un contact métal (sans élastomères) avec le produit.

• Cellule de mesure de pression différentielle :  Les cellules différentielles utilisent les même technologies (capacitif, piézorésistif, jauge de contrainte) mais avec une cellule double et deux entrées P1 et P2 pour mesurer la différence entre deux pressions (P1 - P2). La mesure de pression différentielle (ΔP) est l’une des applications les plus polyvalentes en instrumentation industrielle. Cette donnée permet de calculer ou surveiller d’autres grandeurs physiques. Elle est particulièrement utile dans les applications suivantes : 
  • Mesure de pertes de charge 
    En filtration/ventilation on peut surveiller des filtres ou membranes pour détecter un encrassement ou un besoin de remplacement : la pression monte à l’entrée du filtre et chute à la sortie s’il commence à se colmater. Sur un échangeur thermique la surveillance de la chute de pression entre l’entrée et la sortie permet de détecter des bouchages, des dépôts ou une perte de performance.
  • Mesure de débit
    En installant dans la veine de fluide (liquide ou gaz) un élément de restriction comme par exemple une plaque à orifice, un tube de Venturi ou un tube de Pitot, on crée une chute de pression proportionnelle au débit. Cela permet de calculer le débit volumique ou massique du fluide.
  • Mesure de niveau d'une cuve sous pression  
    On mesure la pression hydrostatique au fond de la cuve (due au poids du liquide) et la pression statique au-dessus du liquide (pression de gaz ou vide), dans le but d'obtenir le niveau réel, même si la cuve est sous pression (ex. : réacteurs, autoclaves)
  • Mesure de densité (par ΔP entre deux points d’un liquide)
    Dans une colonne de liquide, la différence de pression entre deux points donne une indication sur la densité du fluide. Cela permet de suivre la concentration ou composition d’un produit.

🔹 Cellule de mesure métallique (capteur piézorésistif à jauge de contrainte)
Conçue pour des applications jusqu’à 1000 bar et 200 °C, la cellule de mesure métallique est particulièrement adaptée aux environnements extrêmes. Grâce à sa conception robuste, elle supporte de fortes pressions de référence et assure une excellente stabilité à long terme. Les technologies utilisées incluent les capteurs piézorésistifs  ou les capteurs à couche mince.

Modèles disponibles :

• VEGABAR 19 - Prix de base 218€
  Capteur entrée de gamme, fiable et compact pour des applications standards.
• VEGABAR 29 - Prix de base 284€
  Capteur universel avec sorties analogique et seuils (état de commutation visible sur led annulaire 360°), IO-Link en option.
• VEGABAR 39 - Prix de base 356€
  Capteur universel avec sorties analogiques et seuils. IO-Link en option. Intègre un affichage local et 3 touches de paramétrage, idéal pour une intégration rapide dans les installations standards.
• VEGABAR 83
  Capteur haut de gamme pour les applications process exigeantes.

La mesure de pression différentielle : polyvalence, précision et robustesse

La pression différentielle permet de mesurer non seulement la pression, mais aussi le niveau, la densité ou encore le débit de liquides, suspensions, gaz ou vapeurs. Très utilisée dans les processus industriels, cette méthode s’adapte à une grande variété d'applications et à des environnements exigeants.

Il existe deux grandes familles de capteurs :

• les capteurs de pression différentielle mécaniques,
• et les capteurs de pression différentielle électroniques.

Quelle technologie choisir ?

🔹 Les capteurs différentiels mécaniques sont particulièrement adaptés aux installations exposées à de fortes pressions statiques et à de grandes variations de pression. Leur cœur de mesure repose sur une cellule métallique, capable de résister aux surcharges grâce à une membrane de sécurité intégrée.

Avantages :

• Haute précision de mesure, même à très faibles différences de pression
• Système compact et robuste
• Excellente tenue aux pressions statiques élevées

Produits disponibles :

• VEGADIF 85
• Séparateur CSB
• Séparateur CSS
  
  

Tous conçus pour garantir une mesure fiable même dans des conditions extrêmes, avec des raccords process variés et une compatibilité étendue.

🔹 Les capteurs différentiels électroniques offrent quant à eux une grande souplesse d’intégration. Constitués de deux capteurs VEGABAR 80 (Série PRO), ils permettent d’utiliser au choix une cellule de mesure métallique ou céramique, selon les contraintes du process.

Avantages :

• Insensibilité aux conditions environnementales (température ambiante, humidité...) de par la suppression des séparateurs à capillaires et fluides de remplissage
• Connexion électrique simplifiée, avec câblage réduit
• Faibles coûts d’installation, de montage et de maintenance

La pression différentielle électronique permet ainsi une adaptation plus fine aux process complexes, notamment dans les secteurs soumis à de fortes contraintes thermiques, au vide, ou à l’abrasion. Tous les appareils de la gamme VEGABAR 80 sont combinables entre eux, offrant une flexibilité optimale.

Pourquoi et comment tester un capteur de pression ?

Le contrôle périodique d'un capteur de pression sur un process industriel permet de garantir la sécurité, assurer la fiabilité des mesures, prévenir les pannes, respecter les normes et de maintenir la performance du système.

On commence par vérifier visuellement le capteur et sécuriser la zone. Ensuite, on compare sa mesure avec un appareil étalon (manomètre ou calibrateur) en parallèle ou en remplacement temporaire. On vérifie que la sortie du capteur correspond bien à la pression réelle et reste stable. 

Quand faire ce contrôle périodique et pourquoi changer un capteur de pression ?

Les intervalles de test des capteurs de pression en industrie varient selon le secteur et les conditions d’utilisation, mais en général, un contrôle est recommandé une à deux fois par an. Dans les secteurs à risque élevé comme la pétrochimie, les tests peuvent être trimestriels, tandis qu’en agroalimentaire ou pharmaceutique, ils sont souvent semestriels. La fréquence dépend aussi de l’environnement (température, corrosion), de l’importance du process, des recommandations du fabricant et des normes en vigueur. Il est essentiel de tenir un registre des tests, d’effectuer des contrôles visuels réguliers, et de planifier la maintenance en fonction des résultats pour garantir la fiabilité et la sécurité. Si nécessaire, on procède à un recalibrage ou on remplace le capteur.

Depuis plus d’un demi-siècle, chez VEGA, nous accompagnons les industries dans l’optimisation de leurs processus industriels grâce à des capteurs de pression performants, fiables et conçus pour répondre à une grande variété d'applications. Nos solutions garantissent une mesure pression précise, même dans les environnements les plus exigeants, assurant ainsi un fonctionnement sécurisé et une efficacité maximale des installations.

En choisissant nos appareils de mesure, vous bénéficiez de solutions sur mesure, durables et optimisées. Notre engagement : combiner technologie de pointe, respect des normes environnementales et expertise industrielle.