Premessa. Questo manuale affronta, innanzitutto, le procedure elettroniche per la misura di pressione e le relative correlazioni.

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1 Premessa La misura fisica di pressione è, insieme con quella di temperatura, uno dei parametri più utilizzati nelle procedure sperimentali ed applicative. Le esigenze e le richieste maggiori vengono dal settore alimentare, del riscaldamento, sanitario, del condizionamento dell aria, della produzione d energia, della tecnologia di processo e dei servizi. Ogni qualvolta si deve rilevare la pressione è necessario rispettare alcune importanti condizioni, se si vogliono ottenere dei risultati affidabili. Fondamentale per la misura è la conoscenza delle diverse unità ingegneristiche, dei vari tipi di pressione e la relativa definizione. Questo manuale affronta, innanzitutto, le procedure elettroniche per la misura di pressione e le relative correlazioni. Scopo di questa guida pratica è sia di dare una panoramica dei principali parametri, sia di diventare una documentazione di consultazione professionale. Sarà particolarmente apprezzata qualsiasi indicazione utile all aggiornamento del manuale. Il Management: Walter Paleari Giorgio Belloni Tullio Ravelli

2 Pagina Argomento 6 I. Definizione di pressione Pagina Argomento Manometro a galleggiante 2. Manometri meccanici 6 II. Unità di misura 3. Sistemi elettrici per la misura di pressione. Unità SI 2. Altre unità 3 VI. Vantaggi dei manometri elettrici 7 III. Tabella di conversione 3 VII. Descrizione del principio di misura Testo. Misura di pressione piezoresistiva 8 IV. Tipi di pressione 2. Misura di pressione induttiva. assoluta = p ass 2. positiva 5 VIII. e temperatura 3. negativa 4. differenziale = ³ p 5. atmosferica = p atm 6. Misuratori di pressione e campi applicativi 0 V. Metodologie per la misura di pressione. Manometri a colonna di liquido Manometro a U Manometro a tubo inclinato 7 IX. Precisione. Scelta dell appropriato misuratore 2. Linearità 3. Coefficiente di temperatura 4 5

3 p = Forza F Superficie A I. Definizione di pressione La pressione è definita come una forza (F) esercitata su di una superficie (A). II. Unità di misura SI è la definizione data alle unità di misura base del sistema metrico internazionale. Il nome deriva dal francese Système International d'unités ed è stato istituito dalla Conferenza Generale Pesi e Misure (fondata con il Trattato di Metrologia del 20 Maggio 875). Il sistema è oggi gestito ed aggiornato dal Bureau International des Poids et Mesures di Sèvres (Francia). L organizzazione internazionale per gli standard (ISO) e l unione internazionale di fisica pura ed applicata (IUPAP) definiscono le direttive internazionali per l applicazione del sistema metrico SI, che sono poi recepite ed applicate a livello nazionale. Le direttive metriche sono utilizzate in Germania come base legislativa, per definire le grandezze fisiche riconosciute legalmente ed utilizzate nelle attività commerciali e statali. "Depositario" delle unità è in Germania l ente PTB. Il regolamento esecutivo della legge sulle unità di misura (direttiva dei sistemi di misura) fa riferimento alla norma DIN 30 e nell allegato sono riportate, in ordine alfabetico, tutte le unità riconosciute legalmente. L unità di misura hpa (= mbar) è impiegata soprattutto in meteorologia, ma anche nell industria e nel commercio. bar, KPa, MPa sono le unità standard delle tecnologie industriali per la misura di pressione. L unità mmh 2 O è oramai quasi scomparsa. Le tecnologie mediche impiegano l unità mmhg, ad es. per misurare la pressione del sangue. Un micron è l unità più piccola (750 micron = hpa), usata essenzialmente per le misure nel vuoto, ad es. negli impianti di raffreddamento. Unità anglosassoni: - psi (pound per inch al quadrato) - in H 2 O (inch d acqua) - in Hg (inch di mercurio) Le vecchie unità Torr, atü, ata, atu, atm e kp/cm 2 non sono più utilizzate e non sono legalmente riconosciute. III.Tabella di conversione 750 micron = hpa Unità Pascal. Può essere derivata dalle unità di misura SI dal metro e dal Newton. Pa = N/m 2. In metrologia, la pressione è indicata generalmente in hpa. L unità Pascal ha sostituito quella precedente, definita mbar. Questo sistema metrico prende il nome da Blaise Pascal ( ), matematico e biologo francese. Nelle applicazioni industriali è usata spesso l unità bar, Kpa o MPa. Pa hpa/mbar kpa MPa bar Pa 0,0 0,00 0, ,0000 hpa/mbar 00 0, 0,000 0,00 kpa ,00 0,0 MPa bar , psi ,948 6,895 0, ,0689 mmh 2 O 9,807 0, , , , inh 2 O 249, 2,49 0,249 0, ,00249 mmhg 33,3,333 0,333 0, ,00333 inhg ,864 3,386 0, ,0339 psi 0, ,045 0, ,05 4,505 0, ,036 0,093 0,492 N Pa = con N = kg m 2 m s 2 Il sistema Pascal definisce delle unità di pressione molto piccole ed è, quindi, impiegato principalmente per misurare la pressione in camere senza polvere. In ogni caso, si utilizza l unità Pa anche per la misura di portata, in abbinamento ad un tubo di Pitot (v. anche cap. 4). mmh 2 O inh 2 O mmhg inhg 0,02 0, , , ,2 0,406 0,750 0, ,06 7, , ,6 750, 29,35 704,3 27,73 5,7 2,036 Scorrere la tabella dall alto verso il basso, ad es. Pa = 0,0 hpa/mbar 0,0394 0,0734 0, ,4,865 0,0734 3,62 0,5362 0, ,9 3,62 25,4 6 7

4 IV. Tipi di pressione Le misure di pressione si basano sul confronto tra la pressione attuale ed un valore di riferimento. La tecnologia di misura della pressione distingue diversi tipi di pressione, che consentono di valutare la relazione tra pressione e pressione di riferimento. La pressione assoluta è riferita al vuoto assoluto (pressione zero). assoluta: misurata in rapporto allo zero assoluto Vuoto teorico di riferimento Misura di pressione sempre superiore a quella di riferimento positiva: misurata superiore alla pressione atmosferica barometrica giornaliera ambientale di riferimento Misura di pressione sempre superiore a quella di riferimento negativa: misurata inferiore alla pressione atmosferica barometrica giornaliera ambientale di riferimento Misura di pressione sempre inferiore a quella di riferimento differenziale: Differenza di pressione esistente tra due pressioni variabili Differenza di pressione esistente tra una pressione variabile e una fissa di riferimento differenziale Press. negativa Press. positiva P atm E la pressione più importante per la vita sulla terra. La pressione atmosferica è generata dal peso dell atmosfera, che circonda la terra. L atmosfera si estende sino ad un altezza di 500 km ca. La pressione atmosferica decresce costantemente lungo questa distanza (pressione assoluta P ass = zero). La pressione atmosferica è influenzata inoltre dalle variazioni meteorologiche. In media, la pressione P atm risulta 03,25 hpa a livello del mare. Le condizioni meteorologiche di bassa ed alta pressione possono provocare variazioni sino a ± 5 %. Misuratori di pressione e campi applicativi I misuratori di pressione differenziale servono per rilevare sia la pressione negativa e positiva, sia quella differenziale. In tutti i casi, è importante assegnare la corretta pressione all appropriato collegamento; quindi, le pressioni positive sull attacco + e le pressioni negative sul. Il corretto collegamento consente al misuratore di pressione differenziale di coprire l intero campo di misura, positivo e negativo. A titolo d esempio, un dispositivo con campo di misura hpa consente di rilevare la pressione positiva, quella negativa, e la pressione differenziale nel campo di 200 hpa. Perché è necessario assegnare la corretta pressione all appropriato attacco? Generalmente, se si trasmette al misuratore una pressione negativa utilizzando l attacco +, il misuratore indica una parte del campo di misura preceduto da segno negativo e, comunque, si arresta ad un certo valore (sia per proteggere il sensore, sia perché i sensori di pressione sono tutti tarati nel campo positivo). Se non si considerano questi fattori, si ottengono dei valori di misura errati. Alcuni misuratori, raggiunto un determinato valore di misura, visualizzano fuori range. Vuoto assoluta Tipi di pressione I misuratori di pressione assoluta servono per rilevare la pressione barometrica. Si distinguono due tipi di pressione assoluta barometrica: una è la pressione relativa all altitudine, l altra è la pressione assoluta convertita al livello del mare. La pressione 8 9

5 assoluta calcolata è utilizzata soprattutto in meteorologia a scopo comparativo. E noto che il valore medio relativo al livello del mare è di 03,25 hpa. Tutti i valori superiori a questo riferimento indicano una alta pressione, quelli inferiori una bassa pressione. Il misuratore di pressione assoluta può anche misurare nel vuoto (pressione = 0). Questi misuratori sono sempre dotati di un solo attacco per tubo flessibile e non possono essere azzerati. V. Metodologie per la misura di pressione I primi sistemi impiegati sono stati i manometri a liquido. In questo caso, la pressione da misurare è confrontata con l altezza di una colonna di liquido. A secondo della pressione, sono utilizzati diversi tipi di liquidi. Errore di parallasse corretta errata direzione dello sguardo errore di parallasse Ad m d altezza si ottengono i seguenti valori: - Alcool 78,5 hpa - Acqua 98, hpa - Mercurio 334,2 hpa Questo tipo di misuratore è idoneo soprattutto per la misura di piccole pressioni positive e per pressioni differenziali. Le misure eseguite con i manometri a colonna di liquido sono sicuramente abbastanza affidabili, ma devono comunque essere rispettate alcune condizioni. I misuratori devono essere usati perfettamente in orizzontale, poiché anche piccole deviazioni causano falsi valori di misura. La gestione, in caso di dispositivi portatili, non è ottimale. Ad ogni punto di misura è necessario inserire il liquido e regolare il manometro. Alcuni liquidi di riempimento devono essere trattati con estrema cautela (ad es. il mercurio è estremamente tossico, anche in piccole concentrazioni e, per questo, è sempre meno utilizzato). I liquidi non devono essere mai mischiati a causa della differenza di densità!!! La lettura del valore di pressione deve essere sempre eseguita in orizzontale per evitare errori di parallasse. Esempi di misuratori di pressione a colonna di liquido. Manometro a U P P 2 h Manometro a galleggiante P A Manometro a tubo inclinato P P 2 A A 2 S P m A P 2 h 0

6 Il manometro meccanico In seguito alla rivoluzione industriale (primi del 9. secolo), fu necessario misurare campi di pressione sempre più ampi (ad es., con l introduzione della macchina a vapore). I misuratori a liquido, sia per le nuove esigenze di misura, sia a causa del carico meccanico (vibrazioni), non erano più idonei e dovevano essere sviluppate delle nuove soluzioni. Fu introdotto il manometro meccanico, nel quale una molla è deformata dalla pressione applicata. Questa deformazione muove un indicatore lungo una scala di misura e consente di leggere il relativo valore di pressione. Nella pratica, sono utilizzati diversi tipi di molla (ad es. molle tubolari, ondulate, a membrana, ecc.) con una corsa, che può essere di pochi decimi di millimetro sino a 0 mm massimo. I manometri meccanici si distinguono per la facilità d impiego e la robustezza. La produzione è relativamente economica. Tuttavia presentano alcuni aspetti negativi: le deformazioni meccaniche possono causare la perdita d elasticità della molla, che non ritorna più alla posizione originaria. La funzione di ritorno alla posizione di partenza della molla è anche definita isteresi (v. cap. 9.4). I manometri meccanici possono misurare solo la pressione relativa, la pressione positiva o la pressione assoluta (a secondo del modello). Inoltre, la classe di precisione è solitamente nel campo del % f.s. (v. anche cap. 9), cioè le misure non sono particolarmente precise. Indicazioni riportate sul quadrante. Ulteriori sistemi per la misura di pressione sono: le bilance a pressione i misuratori di pressione a pistone le bilance a pistone Le tecnologie elettriche per la misura di pressione si basano essenzialmente sui seguenti principi e metodi: piezoresistivo estensimetro a lamella estensimetro a film spesso estensimetro a film sottile capacitivo induttivo piezoelettrico VI. Vantaggi dei manometri elettrici Grande precisione (sino alla Classe 0,05) Ottimo comportamento d isteresi (ridotta deformazione del sensore) Buona riproducibilità Molte unità di misura integrate nel misuratore (impiego universale) Registrazione dati = > documentazione Smorzamento Facilità d impiego VII. Descrizione del principio di misura Testo Nella pratica e soprattutto alla Testo, si sono affermati il principio piezoresistivo e la misura di pressione induttiva. Misura di pressione piezoresistiva Il sensore per la misura basata sul principio piezoresistivo, è un chip di silicio, sul quale sono fissate chimicamente diverse resistenze (generalmente da 4 a 6). La pressione esercitata sul chip di silicio ne causa la deformazione (pochi mm => conseguente buon comportamento d isteresi). Questa alterazione provoca una variazione dei valori delle resistenze, che consente di risalire alla pressione applicata. 2 3

7 Vantaggi: buona precisione buona elasticità (buona isteresi) della cella di pressione le variazioni di temperatura hanno scarso effetto sulla misura Svantaggi: sensore di dimensioni relativamente grandi Vantaggi: piccole dimensioni del sensore ottimo comportamento d isteresi elevata precisione Svantaggi: le piccole dimensioni aumentano la sensibilità del sensore alle variazioni di temperatura (il sensore deve essere compensato in temperatura) Misura di pressione induttiva Il principio di rilevamento induttivo utilizza due celle di pressione in rame-berillo. Questo materiale si contraddistingue per l ottimo comportamento dinamico e l elevata elasticità. Le due celle di misura sono montate sovrapposte (una per pressioni positive, l altra per pressioni negative). Non appena si applica una pressione, la cella si dilata e questa variazione è rilevata con un odometro induttivo, cioè è misurata la dilatazione della cella di pressione. VIII. e temperatura I parametri di pressione e temperatura sono direttamente correlati. Breve descrizione della pressione dei gas In un sistema in pressione chiuso, le molecole dei gas si muovono liberamente nello spazio. Quando urtano le pareti del sistema, generano una pressione. Finché la temperatura rimane costante, anche la pressione rimane invariata. Se il gas si scalda, aumenta la velocità delle molecole e la pressione del sistema (le molecole urtano con grande velocità contro le pareti => espansione). Se il gas si raffredda, si ha un comportamento opposto e la pressione diminuisce. I gas, rispetto ai liquidi o ai solidi, sono altamente comprimibili. Nel campo della strumentazione di misura elettronica, la temperatura ha un ulteriore importante effetto. I segnali dei componenti elettronici si comportano diversamente a secondo della temperatura. Nella pratica, i misuratori di pressione sono termocompensati. La compensazione di temperatura è molto importante, in caso sia eseguita la registrazione dei dati (funzione logger). 4 5

8 Esempio Presupposto: in un impianto produttivo senza turni notturni, cioè l impianto è fermo durante la notte, si verifica un guasto nella sezione collegata al sistema di misura della pressione. Per motivi economici, il riscaldamento dell impianto viene abbassato durante nelle ore notturne. Una sonda di pressione, collegata al sistema, esegue una registrazione a lungo termine. La pressione del sistema è mantenuta costante mediante un compressore. Cosa rileva e cosa registra il misuratore di pressione? Strumento = senza compensazione di temperatura Il dispositivo riduce i valori all aumentare del freddo. Al mattino, non appena entra in funzione il riscaldamento, lo strumento indica un valore di pressione in aumento, finché la temperatura ambiente diventa costante. Queste variazioni di misura hanno luogo nonostante la pressione del sistema sia rimasta sempre costante. Strumento 2 = con compensazione della temperatura Il dispositivo indica la pressione effettiva (sempre uguale) del sistema, nonostante si sia modificata la temperatura ambiente. Considerazioni finali Il misuratore di pressione deve essere compensato in temperatura, se si vuole eseguire un controllo a lungo termine. In caso siano necessarie solo delle brevi misure del sistema in pressione, non è necessaria la compensazione di temperatura; infatti, lo strumento viene azzerato prima della misura e, quindi, non è soggetto agli effetti della temperatura. Attenzione: Profonde differenze di temperatura, ad es. in inverno (con lo strumento tenuto in auto a temperature ad es. di - 0 C, e quindi utilizzato in un ambiente a 20 C) non possono essere annullate, neanche con un ottimale compensazione di temperatura. In questo caso, lo strumento deve disporre di un certo lasso di tempo per adeguarsi alla temperatura (circa 0,5 h, a seconda della differenza di temperatura). Si consiglia di lasciare lo strumento acceso, affinché si stabilizzi senza applicare pressione. La compensazione di temperatura è una procedura, che richiede impegno e disponibilità economica, in quanto gli strumenti devono essere compensati nella cabina climatica in base a 2-3 punti di temperatura. Nella cabina, la temperatura deve stabilizzarsi e si hanno quindi dei tempi d attesa. IX. Precisione (Fattori d influenza) La precisione dei manometri è generalmente indicata in classi. La Classe,0 = precisione % del campo di misura (f.s. = valore di fondo scala o v.f. = valore finale). Esempio: Misuratore di pressione differenziale con campo 000 hpa, Classe => precisione assoluta ± 0 hpa. Verificare su quali basi il produttore dichiara la precisione. Sono possibili due varianti: f.s./ v.f. = in rapporto al valore di fondo scala/ valore finale v.m. = in rapporto al valore misurato Non esiste un unico manometro per tutte le applicazioni: dipende dalla Classe. Se l errore è espresso in % v.m., l errore assoluto cresce all aumentare del campo di misura. Nelle applicazioni nel campo hpa basso e con sporadica presenza di pressioni elevate, l impiego di un misuratore, dotato d ampio campo di misura, non è appropriato. Infatti, dato che l errore assoluto nel campo di misura superiore è relativamente alto, l errore risulta ancora più grande nel campo di pressione inferiore (v. fig. pag. seguente). Un altra alternativa in caso di bassi campi di misura, sono i manometri con campo di misura variabile. In questo caso, il valore finale è suddiviso in due campi di misura. Tuttavia, questi strumenti hanno uno dei due campi di misura di classe più elevata (ad es.: il campo inferiore del misuratore testo 520 è di Classe 0,5; quello superiore di Classe 0,2). Di conseguenza, può verificarsi, che sia necessario impiegare due o più misuratori per ottenere maggiore precisione nel campo inferiore e superiore. 6 7

9 La precisione viene ricavata dai seguenti parametri: linearità / coefficiente di temperatura / isteresi *Testo 525 (0 200hPa) *Testo 525 (0 7 bar) Deviazione Dev. % v.m. Deviazione Dev. % v.m. 0 hpa 0,4 hpa 4 % 4 hpa 40 % 20 hpa 0,4 hpa 2 % 4 hpa 70 % 50 hpa 0,4 hpa 0,80 % 4 hpa 28 % 00 hpa 0,4 hpa 0,40 % 4 hpa 4 % 50 hpa 0,4 hpa 0,27 % 4 hpa 9,33 % 200 hpa 0,4 hpa 0,20 % 4 hpa 7,0 % 500 hpa fuori campo 0,20 % 4 hpa 2,8 % Scegliendo lo strumento sbagliato, nel campo 0 hpa è possibile un errore di misura del 40 %; nel campo 20 hpa l errore di misura è ancora del 70 % *Precisione: 0,2% f.s. Linearità Si tratta del valore massimo di deviazione della curva caratteristica, rispetto alla retta ideale, che collega il punto di zero con il valore di fondo scala. Quando sul sensore è esercitata una pressione, la cella di misura si deforma e la massima alterazione dovrebbe essere raggiunta al valore di fondo scala del campo di misura (non considerando i sovraccarichi). Quando la pressione esercitata viene annullata, la cella di un sensore funzionante correttamente ritorna alla forma originaria (al punto di zero). In altre parole, allo scopo di evidenziare questo comportamento: se si deforma al massimo la molla e poi si annulla la forza di deformazione, la molla dovrebbe tornare allo stato di partenza. Isteresi In termini tecnici, l isteresi è la differenza del segnale di uscita della pressione lungo il percorso sino al valore di fondo scala del campo di misura e ritorno. Nel caso della misura di pressione, il misuratore può indicare, a causa dell isteresi, per il medesimo punto di misura, in direzione crescente (verso il valore di fondo scala del campo) un valore diverso da quello in direzione decrescente (verso il punto di zero). Qualora i dati tecnici dei manometri riportino solo un valore di precisione, sono di regola inclusi tutti i parametri descritti. Il produttore fornisce i coefficienti di temperatura, nel caso in cui il misuratore di pressione non sia termocompensato (o solo in un ristretto campo di temperatura). Per il sistema di misura Testo 52 risulta, ad es., ±0,04% del valore di fondo scala/k con riferimento ad una temperatura nominale di 25 C. Significato Il sistema Testo 52 ha precisione Classe 0,5 a 25 C. Consideriamo, a titolo d esempio, il campo hpa. Il misuratore presenta un errore assoluto di ± 0, hpa a 25 C. Qualora la temperatura vari di 2K (da 25 C a 27 C), oltre a questo errore assoluto, si deve sommare anche quello di temperatura di ± 0,006 hpa. Deviazione di pressione o in % Isteresi ottimale La pressione crescente giace esattamente sulla tangente di quella decrescente p massima [f.s. = fondo scala] 8 9

10 Nota: Le tabelle dei dati riportano valori di precisione "worst case". Significa che lo strumento può indicare questo errore, ma non obbligatoriamente. Per ottenere delle misure estremamente precise, è necessario tarare lo strumento (v. anche cap. 7) così da conoscere la deviazione assoluta reale del misuratore impiegato. Alcuni strumenti sono accompagnati, alla consegna, da un protocollo di calibrazione (ad es. Testo 520/525). X. Procedura di misura Compensazione di temperatura (consigliata con lo strumento in funzione) Azzeramento dello strumento in assenza di pressione Collegamento dello strumento al sistema di pressione (l appropriata pressione al corretto attacco => elevate pressioni (pressioni positive) sul + / basse pressioni (pressioni negative) sul - Esecuzione della misura XI. Carichi rispetto alla pressione statica Tutti i misuratori di pressione tollerano dei sovraccarichi, che sono espressi come valore assoluto (ad es. 000 hpa) o come multiplo del campo di misura (ad es. x 2 = campo di misura 000 hpa => sovraccarico = 2000 hpa). Con sovraccarico s intende la pressione massima (pressione positiva) applicabile sull attacco, senza causare danni al sensore. Qualora venga superato il sovraccarico consentito, il sensore viene danneggiato irreparabilmente. La pressione statica di un misuratore può essere nettamente più elevata di quella di sovraccarico e deve essere distribuita su ambedue gli attacchi del misuratore di pressione. Se viene applicato uno strumento con campo di misura bar e di Classe 0,, con una portata di 0 m/s, si ottiene un errore massimo di ± 54, m/s! Il campo di misura di 7 bar è sovradimensionato. Cosa fare? Deve essere impiegato uno strumento con campo di misura più piccolo, che possa comunque sopportare elevate pressioni statiche. Ripetiamo lo stesso calcolo con il sistema Testo 525, campo di misura hpa e Classe 0,. Questo misuratore accetta, anche nel campo di misura inferiore di 25 hpa, una pressione statica massima di 7 bar. L errore massimo, con una portata di 0 m/s, è ora solo ± 0,933 m/s. Come distribuire la pressione statica contemporaneamente sui due attacchi?. Azzerare la pressione del sistema, collegare il misuratore (o inserire il tubo di Pitot nel sistema) e portare gradualmente la pressione ai valori d esercizio. 2. Qualora la pressione del sistema non sia facilmente azzerabile, è possibile installare un bypass. Bypass: differenziale Dove si verificano elevate pressioni statiche? Un buon esempio sono i sistemi in pressione dove deve essere misurata la portata. In caso di portate ridotte (m/s), è necessario un manometro con campo di misura (errore) proporzionalmente piccolo. Cosa fare, però, se nel sistema in pressione persiste una pressione statica di, ad es., 7 bar? 5 bar P S A B C statica 4,98 bar 20 2

11 Il regolatore A è aperto. I regolatori B e C sono chiusi. Si apre il regolatore B. La pressione statica complessiva raggiunge il sensore. Si apre quindi il regolatore C e quello A si chiude. Conseguentemente la pressione ridotta agisce ora sul lato della restrizione. Ora è possibile eseguire la misura di pressione differenziale. Importante: Terminata la misura, procedere nella sequenza inversa, per non danneggiare il sensore. XII. Misura di liquidi Per le misure di pressione dei liquidi, bisogna prestare attenzione, affinché il punto di misura sia allo stesso livello del misuratore. Se il misuratore viene posizionato sotto il punto di misura, indicherà un valore maggiore; se posizionato sopra, un valore minore. L effetto è causato dalla forza dovuta al peso dell acqua, che si somma alla pressione del sistema. Perché? Nel tubo di collegamento, prima del liquido è sospinta dell aria, che esercita una pressione sul sensore e non lo danneggia. Dopo un certo periodo, il liquido si diffonde comunque attraverso l aria inclusa e raggiunge il sensore. Posizionando il tubo a U, il liquido rimane sempre (essendo più pesante dell aria) nella parte inferiore della curva. Non chiudere, lasciare esposto all atmosfera Liquido Protezione del sensore di metallo (acciaio inossidabile 8/8 DIN,4305) Sensore di pressione In caso non sia possibile evitare la differenza d altezza, la pressione differenziale potrà essere calcolata con la seguente formula: Collegamento del tubo da + a Elettronica ³p = (_F pl) x g x ³h x 0(bar) ³p = (_F pl) x g x ³h x 0 (bar) ³p = Differenza del campo di misura (bar) _F = Densità del liquido (kg/m3) pl = Densità dell aria (,205 kg/m3) g = Accelerazione gravitazionale (9,8 m/s2) ³h = Differenza d altezza (m) Di base, il sensore piezoresistivo non deve essere a contatto con il liquido, in quanto è aperto (non è incapsulato). Si potrebbe verificare un cortocircuito e la rottura del sensore. In ogni caso, è possibile effettuare le misure nei liquidi mediante due diverse procedure: Procedura : Misure di breve durata ad una pressione relativamente bassa. In questo caso bisogna utilizzare un tubo relativamente lungo ed a forma di U. Procedura 2: Misure di lunga durata a pressioni elevate. E possibile l impiego sia di un misuratore compatibile con l elemento da misurare, sia di un adattatore (trasduttore di pressione). Misuratori con materiali compatibili: In questo caso, tutti i liquidi, compatibili con l acciaio inossidabile 8/8 (DIN.4305), sono a contatto con il sensore. Il sensore è incapsulato, ed è protetto dall acciaio. Comunque, questo tipo di misuratori possono misurare solo pressioni positive (c è un solo attacco di pressione; l altro è all interno dello strumento ed è aperto alla pressione ambiente)

12 Gli attacchi non possono essere ambedue incapsulati a causa della struttura dei sensori piezoresistivi, che hanno l elettronica posta direttamente dietro il sensore. Misure con uno o due adattatori Alcuni misuratori di pressione possono essere collegati ad un adattatore dotato di membrana, che separa il sensore dal liquido. L adattatore deve essere di tipo idoneo, compatibile con il misuratore. Perché? Il volume totale d aria in arrivo può essere definito con precisione collegando l adattatore al misuratore di pressione. Quando la membrana è sollecitata dalla pressione del liquido, si deforma, comprime il volume totale d aria e genera una pressione sul sensore. Nel caso in cui il volume totale non sia esattamente come richiesto dallo strumento, sono indicati dei valori di misura errati e inoltre non è possibile raggiungere o superare il valore di fondo scala del campo di misura. Molto importante: Installare l adattatore in assenza di pressione e solo dopo sottoporlo alla pressione. Adattatore L impiego degli adattatori consente allo strumento di misurare sia i gas, sia i liquidi. In caso si debbano misurare solo le pressioni positive, è necessario un adattatore; due per la misura di pressione differenziale. XIII. Quali gas possono essere misurati? A seconda della temperatura del punto di rugiada, si può formare condensa, per cui è necessario controllare il contenuto d umidità delle miscele di gas. La condensa e le particelle di sporco possono danneggiare il sensore o falsificare la misura! Sono consentiti: Gas (ad es. Argon, Xenon, ecc.) Aria (aria pulita, senza umidità) O2 H2 N2 O2/N2 CO2/N2 CO/N2 C3/H8 He H2/He NO/N2 SF6 Ossigeno Idrogeno Azoto Miscela ossigeno/azoto Anidride carbonica/azoto Monossido di carbonio/azoto Propano Elio Idrogeno/Elio Ossido di azoto/azoto Esafluoruro di zolfo Metano (non troppo umido) 24 25

13 XIV. Carichi di pressione Talvolta devono essere misurati i cosiddetti picchi di pressione. La caratteristica di questi picchi di pressione è che si verificano nell intervallo di decimi di secondi. Per rilevarli è necessario uno strumento in grado d indicare intervalli di misura molto veloci. Non serve infatti a niente se lo strumento misura ad es. con cadenza minima di secondo, in quanto il picco di pressione si verifica nell ambito dei decimi di secondo. Lo strumento deve poter eseguire molte misure al secondo ed anche memorizzarle. misure/secondo. Grazie allo specifico software, le 0/20 misure/sec. eseguite possono essere archiviate ed elaborate su PC portatile. Picchi di pressione in hpa XV. Misura di portata con tubo di Pitot La velocità dell aria atmosferica può essere rilevata con un misuratore di pressione differenziale ed un tubo di Pitot. I picchi di pressione possono verificarsi in: Impianti di estrazione industriali (pulizia dei filtri con colpi di pressione). Tubazioni delle abitazioni civili Forni per la fusione dei metalli Liquidi in tubazioni (spesso, all avviamento e all arresto di pompe) In seguito alla veloce chiusura dei raccordi e delle valvole Compressori degli impianti di raffreddamento Per la misura e l elaborazione dei picchi di pressione può essere impiegato il misuratore Testo 525. Questo misuratore esegue 0/