Introduzione alla strumentazione della pressione

La comprensione della strumentazione di misura della pressione è fondamentale in diverse applicazioni industriali, dal controllo di processo ai sistemi di sicurezza. Questa guida fornisce una chiara panoramica dei più comuni dispositivi di misura della pressione, dei loro principi di funzionamento e delle applicazioni tipiche. Ogni sezione è progettata per semplificare concetti complessi, rendendo l'apprendimento efficiente e coinvolgente.

1. Manometro a tubo di Bourdon

Comunemente utilizzati nei sistemi industriali, come le caldaie, i manometri a tubo di Bourdon funzionano secondo il principio di un tubo cavo e curvo che si deforma sotto la pressione interna.

Principio di funzionamento:

• Il fluido pressurizzato entra nel tubo di Bourdon curvo.
• Il tubo si raddrizza leggermente, trasferendo questo movimento attraverso un sistema di:
  • Biella
  • Segmento e pignone
  • Puntatore e quadrante
• L'indicatore visualizza quindi con precisione il valore della pressione su un quadrante calibrato.

Grado di precisione:

La precisione è definita come percentuale dell'intera scala dell'errore ammissibile.

• I gradi più comuni sono: 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 e 2,5.
• Un numero di grado inferiore indica una maggiore precisione.
• I gradi 3 e 4 sono raramente impiegati in applicazioni critiche come i sistemi di caldaie a causa della loro minore precisione.

2. Manometro a contatto elettrico

Questo strumento è una versione migliorata del manometro Bourdon, che integra contatti elettrici per fornire funzionalità essenziali di allarme e controllo.

Caratteristiche:

• Dotato di contatti di limite superiore e inferiore.
• Attiva un allarme o una risposta automatica quando vengono superate le soglie di pressione.
• Può essere integrato perfettamente con relè e contattori per un controllo automatico completo.
• Particolarmente adatto ad ambienti difficili come caldaie a gasolio e a gas.

3. Sensore di pressione capacitivo

Questi sensori sofisticati rilevano la pressione misurando con precisione la variazione di capacità risultante dalla deformazione di un diaframma flessibile.

Principio di funzionamento:

• La pressione applicata provoca lo spostamento del diaframma flessibile.
• Questo spostamento altera direttamente la capacità tra due piastre.
• Il segnale risultante viene poi convertito con precisione in un'uscita elettrica misurabile.

Tipi:

• Disponibili sia in versione single-ended che differenziale.
• I sensori di pressione differenziale presentano in genere una sensibilità circa doppia rispetto ai tipi single-ended.

Vantaggi:

• Elevata sensibilità, che consente misurazioni precise.
• Velocità di risposta elevata per applicazioni dinamiche.
• Ottima resistenza agli urti e alle vibrazioni.
• Progettazione strutturale semplice e robusta.

4. Manometro a soffietto

Questo manometro è la scelta ideale per misurare piccole variazioni di pressione, particolarmente adatto per sistemi di ventilazione delle caldaie e condotte del gas.

Principio di funzionamento:

• La pressione entra nella cavità specializzata del soffietto.
• Il soffietto si espande, generando uno spostamento meccanico preciso.
• Questo movimento viene poi trasmesso con precisione a un puntatore tramite un meccanismo a ingranaggi.
• La lettura della pressione in tempo reale viene visualizzata direttamente sul quadrante dello strumento.

5. Termometri a pressione

Questi strumenti integrati utilizzano un sistema sigillato riempito con un fluido specifico per convertire con precisione le variazioni di temperatura nelle corrispondenti letture di pressione.

Componenti:

• Una sfera (sonda) posizionata strategicamente all'interno della zona di temperatura da monitorare.
• Un tubo capillare progettato per trasportare le variazioni di pressione.
• Un tubo di Bourdon, che reagisce alle variazioni di pressione trasmesse.
• Un puntatore che indica con precisione la temperatura su un quadrante calibrato.

Fluidi utilizzati:

• Solitamente riempiti con liquidi, vapore o gas come l'azoto (scelto per la sua stabilità).
• L'intervallo operativo varia in genere da -100°C a +500°C.

Applicazioni:

• Essenziale per il monitoraggio continuo della temperatura e per le funzioni di commutazione automatica.
• Ampiamente utilizzato per circuiti di controllo in diversi sistemi industriali.

6. Sensori di pressione estensimetrici

Questi sensori ad alta precisione sfruttano gli estensimetri per convertire direttamente la deformazione meccanica in variazioni misurabili della resistenza elettrica.

Elementi chiave:

• Un estensimetro meticolosamente fissato a un substrato sensibile alla pressione.
• Il substrato si deforma sotto la pressione applicata, alterando così la resistenza dell'estensimetro.
• Solitamente utilizza un circuito a ponte di Wheatstone per una misurazione accurata delle variazioni di resistenza.
• Il segnale risultante viene quindi amplificato e digitalizzato per un output preciso.

Varianti:

• Disponibili sia in lamina metallica che in semiconduttore.
• I tipi di lamina metallica includono inoltre i sottotipi di filo e lamina.

Casi d'uso:

• Ideale per un'integrazione perfetta nei moderni sistemi di controllo digitale.
• Offre un'elevata precisione ed è particolarmente adatto per applicazioni di misurazione dinamica.

Conclusione: apprendimento visivo, competenze pratiche

Che tu sia alle prime armi con la strumentazione o che tu voglia semplicemente rinfrescare le tue conoscenze, queste guide animate sulla strumentazione della pressione sono progettate per aiutarti ad afferrare rapidamente i concetti fondamentali e ad acquisire una comprensione pratica.

Restate sintonizzati per ulteriori guide semplificate su livello, flusso e strumentazione analitica, tutte realizzate per rendere l'automazione dell'apprendimento non solo istruttiva, ma anche davvero piacevole.