La misura della pressione è una tecnologia fondamentale per il monitoraggio delle condizioni di processo all'interno di serbatoi e condotte. E così come cambiano le proprietà dei fluidi, cambiano anche i principi di misura della pressione che vengono applicati: pressione assoluta e relativa, pressione idrostatica e pressione differenziale.
Nella misura della pressione assoluta e della pressione relativa, la pressione di processo flette una membrana. Questa forza viene trasmessa a un chip di silicio, tramite un olio incomprimibile, e quindi convertita in un segnale elettrico. La differenza sta nel punto di riferimento: la pressione assoluta viene misurata rispetto al vuoto, mentre la pressione relativa viene misurata rispetto all'aria ambiente. La misura del livello idrostatico si basa sul peso della colonna di liquido. Per effetto della gravità, all'aumentare del livello di riempimento, la pressione sulla membrana del sensore aumenta proporzionalmente all'altezza e alla densità del fluido. Nella misura della pressione differenziale, vengono registrati due valori di pressione, generalmente in un serbatoio chiuso. Il trasmettitore calcola la differenza per determinare il livello o la pressione all'interno del serbatoio.
Guardate il video per scoprire come funziona la misura della pressione.
Vantaggi di Cerabar, Ceraphant, Deltabar, Deltapilot e Waterpilot in sintesi
- Misura continua della pressione e del livello in liquidi e gas
- Elevata precisione di misura e stabilità a lungo termine
- Costruzione robusta per condizioni di processo difficili
- Portfolio di sensori versatile per un'integrazione flessibile nel sistema
- Affidabilità comprovata in un'ampia gamma di applicazioni industriali
Ogni giorno, attraverso i tubi collegati ai serbatoi, vengono effettuate operazioni di riempimento e scarico dei più svariati fluidi quali, ad esempio, acqua potabile, succhi di frutta, oli e carburanti, acidi o salamoie. Dato che questi fluidi hanno spesso proprietà completamente diverse, sono diversi anche i principi di misura applicabili. Ad esempio, misura della pressione assoluta o relativa, della pressione idrostatica e della pressione differenziale.
Le origini scientifiche della misura della pressione risalgono, come documentato, alla metà del 17° secolo. Galileo Galilei ha cercato di capire, per l'acqua destinata all'irrigazione, in che modo le pompe potessero superare dislivelli in altezza più elevati. Evangelista Torricelli proseguì le ricerche con colonne di mercurio e scoprì lo stato del vuoto. Blaise Pascal sentì parlare di questi esperimenti, continuò le ricerche e riuscì a determinare il peso dell'aria. Pascal chiamò questa forza "pressione" ed è stato per rendergli omaggio che, nel sistema internazionale (SI), l'unità di misura della pressione ha preso il suo nome. La pressione è il risultato di una forza che agisce su un'area.
Gli strumenti di pressione possono essere utilizzati per rilevare pressioni assolute e relative, oltre che per determinare variabili di pressione e livelli nei serbatoi. Diamo, prima di tutto, un'occhiata più ravvicinata al funzionamento di questo metodo di misura utilizzando l'esempio della pressione assoluta e della pressione relativa.
In un tubo riempito di liquido, le pressioni possono essere misurate continuamente. Esamineremo più da vicino la differenza tra una cella di pressione assoluta e una cella di pressione relativa utilizzando l'esempio di una cella in ceramica. In una cella in ceramica, un materiale elettricamente conduttivo viene applicato a un substrato ceramico, formando così un condensatore. All'applicazione della pressione, la membrana si deforma e provoca una variazione capacitiva.
La cella di pressione assoluta è un sistema chiuso che effettua la misura rispetto al vuoto; in un ambiente atmosferico, lo strumento indica quindi il valore della pressione dell'aria. In una cella di pressione relativa, un'apertura nel substrato consente la compensazione della pressione tra l'ambiente atmosferico e l'interno della cella.
La cella misura valori relativi alla pressione ambiente. In un ambiente atmosferico, la pressione dell'aria non viene indicata. Nella misura della pressione idrostatica, il liquido nel serbatoio agisce sulla membrana di processo del sensore. La gravità fa sì che la pressione aumenti man mano che la colonna di liquido - ovvero il livello di riempimento del serbatoio - sale. La colonna di liquido è proporzionale al livello di riempimento e alla densità del fluido.
In un serbatoio aperto, la pressione viene costantemente compensata rispetto all'aria ambiente. Di conseguenza, il gas nella zona superiore del serbatoio non influisce sulla misura del livello. Tuttavia, oltre che la pressione della colonna di liquido, sul sensore agisce anche la pressione atmosferica. Nella compensazione della pressione atmosferica, il sensore è chiamato sensore di pressione relativa. Diamo un'occhiata più da vicino a questo sensore. La cella di misura a contatto è basata sulla tecnologia del silicio ed è stata sviluppata in particolare per la misura del livello idrostatico. Delle resistenze vengono applicate a un chip di silicio sotto forma di ponte di Wheatstone.
All'applicazione della pressione, la membrana di processo si deforma e provoca una variazione resistiva. Nel sensore, l'olio incomprimibile trasmette la pressione dalla membrana di processo a un chip di silicio dove viene analizzato. Nella misura della pressione differenziale in un serbatoio chiuso, la pressione atmosferica non ha alcuna conseguenza per la misura del livello. Oltre alla pressione della colonna di liquido, viene misurata anche la pressione del battente sopra il livello. Entrambi i valori vengono trasferiti al trasmettitore tramite linee capillari riempite d'olio. Il trasmettitore calcola la differenza tra le due pressioni e, da questo valore, determina il livello nel serbatoio.
Gli strumenti di pressione di Endress+Hauser facilitano la misura del valori di pressione e livello sia nelle applicazioni standard che in quelle ad alta temperatura e alta pressione o con fluidi corrosivi e abrasivi. Abbiamo una soluzione adatta per ogni applicazione. Endress+Hauser.
