Druckmessung

Absolutdruck – Praxiswissen

Je nach Prozess und Applikation ist der Absolutdruck als Referenzdruck nicht automatisch die beste Wahl. Schließlich erfordern zahlreiche Anwendungen die Definition eines festen Punktes, der unabhängig vom schwankenden atmosphärischen Druck ist. Dennoch spielt die Absolutdruckmessung eine wichtige Rolle bei industriellen Prozessen. Nachfolgend erhalten Sie Antworten auf die grundlegendsten Fragen zum Thema „Absolutdruck“.

Was ist Absolutdruck?

Der Nullpunkt der Absolutdruckskala ist das Vakuum. Angaben zum Absolutdruck beziehen sich demnach immer auf den luftleeren Raum und ergeben sich aus der Differenz zum Vakuum. Gekennzeichnet wird der absolute Druck mit dem Index pabs. Bei industriellen Anwendungen ergibt sich der Absolutdruck aus der Summe von atmosphärischem Druck und Prozessdruck.

Wo findet man absoluten Druck?

Typische Anwendungen sind von jeher Luftdruckmessungen, z. B. Barometer oder Höhenmesser in Flugzeugen. Die Gewichtskraft unserer Atmosphäre bestimmt den Luftdruck Pamb. Dieser liegt auf Meereshöhe bei etwa 1013 mbarabs und nimmt mit zunehmender geografischer Höhe ab. Auf dem Gipfel des Mount Everest beipielsweise beträgt er nur noch ca. 400 mbarabs.

Isobare auf einer Wetterkarte © ZAMG

Wie wird atmosphärischer Druck dargestellt?

Bei Wettervorhersagen wird der Luftdruckverlauf in sogenannten Isobaren (siehe Abbildung oben) dargestellt. Orte mit gleichem Luftdruck werden durch Linien verbunden. Diese Isobare werden üblicherweise in Schritten von 5 hPa unterteilt.

Was bedeuten die Isobaren?

Ist ein Gebiet kreisförmig von Isobaren umgeben, wird das Zentrum je nach Druckrichtung (abfallend oder ansteigend) als Hoch- oder Tiefdruckgebiet erkannt. Die wetterbedingte Schwankung zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten liegt bei ca. +/–20 hPa. Dies entspricht 20 mbar / 2 % Luftdruck /
0,2 mWS.

In welchen Prozessen wird Absolutdruck eingesetzt?

Verfahrenstechnische Prozesse laufen oft in evakuierten Behältern ab, z. B. in Sterilisatoren oder Autoklaven. Der zu messende Prozessdruck ist dann von der Atmosphäre getrennt und wird mit Absolutdruckmessumformern bestimmt. In der Automobilfertigung werden Roboter mit Vakuumgreifern eingesetzt, um großflächige Elemente, wie z. B. die Motorhaube, zu transportieren. Hier wird der Unterdruck überwacht, um die Saugleistung der Greifer zu gewährleisten. Bei Kunststoffverpackungsmaschinen wird die Höhe des Unterdrucks gemessen, um den Einschweißvorgang zu steuern.
Umgangssprachlich wird der Begriff Vakuum häufig genutzt, um einen weitgehend luftleeren Raum zu beschreiben. Zum Beispiel sagt man: „Etwas wird vakuumverpackt.“

Wie läuft eine Absolutdruckmessung ab?

Absolutdrucksensoren bestehen aus einer Membran und einer Vakuumkammer. Atmosphärendruck, Überdruck und Vakuum wirken auf die Membran, deren Verformung aufgezeichnet wird und Rückschlüsse auf den Absolutdruckwert zulässt.

Wie lautet die Absolutdruck-Formel?

Der Absolutdruck pabs wird relativ zum Vakuum bestimmt. Daher hängt sein Wert vom atmosphärischen Druck pamb und vom Prozessdruck pp ab. Je nachdem, ob ein Über- oder Unterdruck gegenüber dem atmosphärischen Druck besteht, kann der Prozessdruck pp positive oder negative Werte annehmen.


Wie wird Relativdruck in Absolutdruck umgerechnet?

Bei der Umrechnung von Absolutdruck in Relativdruck oder umgekehrt ist es wichtig zu wissen, auf welchen Wert sich die Messung bezieht. Druckmessgeräte können je nach Ausführung zwei Arten von Druck messen und anzeigen: Relativ— und Absolutdruck. Ein Druckmessumformer ohne atmosphärischen Druckausgleich zeigt einen absoluten Wert an. Ein Gerät, das nicht nur den absoluten Druck, sondern auch den atmosphärischen Druck misst, gibt einen relativen Druckwert aus. Der Benutzer einer Anwendung mit Geräten, die nur den Absolutdruck messen, sollte sich bewusst sein, dass das ErErgebnis durch den sich ändernden, von vielen Faktoren abhängigen atmosphärischen Druck beeinflusst wird.

Welche Rolle spielen Druckmessumformer in der Füllstandsmessung?

In vielen industriellen Anwendungen werden Relativ- oder Differenzdruckmessumformer zur Messung von Tankfüllständen eingesetzt. Bei offenen Tanks ist der Bezugspunkt der Umgebungsdruck und es wird der absolute Druck gemessen. In diesem Fall wird das Messergebnis durch Wetterschwankungen, die den Umgebungsdruck verändern, beeinflusst. Außerdem muss ein Absolutdruckmessumformer unter Berücksichtigung des atmosphärischen Drucks einen größeren Messbereich haben, was allerdings zu einem größeren Messfehler führt. Eine bessere Lösung für die Füllstandsmessung ist der Differenzdruckmessumformer. Das Gerät verfügt über zwei Prozessanschlüsse zur Messung von Prozessdruck und Umgebungsdruck. Der Umgebungsdruck wird kompensiert, so dass Wetterschwankungen keinen negativen Einfluss auf die Messergebnisse haben.

Bei der Fertigung von Absolutdrucksensoren wird der Raum hinter der Sensormembran evakuiert, d. h., es wird ein Vakuum p0 erzeugt und der Raum wird dann verschlossen.

pamb = Umgebungs-/Atmosphärendruck
pp = Prozessdruck
p0 = Vakuum