I manometri, dispositivi che misurano la pressione interna dei fluidi all'interno di un sistema, sono tra gli strumenti più utilizzati in qualsiasi impianto industriale. La misurazione della pressione, insieme alla misurazione della temperatura, è una delle misurazioni più importanti per le operazioni in un'ampia varietà di applicazioni, in particolare quelle industriali, ed è essenziale per garantire sia la qualità di un prodotto che la sicurezza di un impianto e del suo personale.
I manometri vengono utilizzati per monitorare e controllare la pressione, spesso una necessità nei processi industriali. Senza manometri, i sistemi di lavorazione industriale sarebbero imprevedibili e inaffidabili.
I manometri vengono utilizzati dai professionisti del settore per risolvere i problemi delle macchine a fluido, progettate per funzionare entro un intervallo di pressione prestabilito. Con manometri installati correttamente, è possibile monitorare e risolvere immediatamente eventuali perdite e variazioni di pressione indesiderate.
Tipi di manometri e loro funzionamento
Spesso i termini manometro, sensore, trasduttore e trasmettitore sono usati in modo intercambiabile. Il termine manometro si riferisce solitamente a un indicatore autonomo che converte la pressione di processo rilevata nel movimento meccanico di un indicatore. I manometri possono essere meccanici o digitali.
I primi manometri utilizzavano elementi flessibili come sensori. Al variare della pressione, l'elemento flessibile si muoveva e questo movimento veniva utilizzato per ruotare un indicatore davanti a un quadrante. In questi sensori di pressione meccanici, un tubo di Bourdon, un diaframma o un elemento a soffietto rilevavano la pressione di processo e provocavano un movimento corrispondente.
Manometri analogici
Manometro analogico I manometri analogici utilizzano un ago per indicare la pressione rilevata su una scala graduata. Questi tipi di sensori sono stati un punto di riferimento industriale per oltre cento anni, sono economici, facili da usare e non richiedono una fonte di alimentazione per funzionare.
Tuttavia, i manometri analogici sono meccanici e, in quanto tali, sono soggetti a danni e richiedono una manutenzione costante o una sostituzione regolare, il che può aumentare i costi di funzionamento complessivi. Anche l'accuratezza può essere un problema con i manometri analogici. Variabili applicative quali vibrazioni meccaniche o condizioni di campo difficili possono portare a letture imprecise.
Tubo di Bourdon
Figura 1: Modelli di tubi Bourdon I manometri a tubo Bourdon si basano sul principio secondo cui un tubo curvo tende a raddrizzarsi quando sottoposto a pressione. Il tubo è collegato a un indicatore in modo che le fluttuazioni di pressione siano indicate su una scala calibrata sul quadrante. Questo tipo di manometro analogico funziona molto bene per la maggior parte delle applicazioni, in particolare quelle che coinvolgono pressioni da medie a molto elevate.
Diaframma o soffietto
Figura 2: Tipo di sonda dei diaframmi dei sensori di pressione I manometri a soffietto contengono un elemento elastico che si espande e si contrae in risposta alle variazioni di pressione. Il soffietto interno è collegato a un indicatore in modo che le fluttuazioni di pressione vengano indicate sul quadrante. Questi tipi di manometri analogici sono un'ottima soluzione quando si misurano intervalli di pressione inferiori a quelli ideali per i manometri a tubo Bourdon.
Manometri digitali
Manometro digitale I manometri digitali, sempre più diffusi, forniscono risultati veloci con una chiara leggibilità e un'elevata accuratezza. Questi sensori sono molto più resistenti di quelli analogici e sono in grado di funzionare in condizioni estreme con forti vibrazioni meccaniche. Inoltre, i manometri digitali mantengono la calibrazione per periodi di tempo più lunghi e sono molto più precisi dei sensori analogici.
Un altro enorme vantaggio dei manometri digitali è rappresentato dai dati che sono in grado di fornire. Questi tipi di manometri ad alta accuratezza possono inviare i risultati a computer, registratori di dati e altri strumenti per l'analisi. I manometri digitali sono ideali per pressioni molto basse o piccole variazioni incrementali di pressione che sarebbero impossibili da identificare con un manometro analogico.
I manometri digitali offrono anche un maggiore controllo: spesso è possibile cambiare le unità di misura, registrare i dati minimi e massimi, aggiungere la retroilluminazione e alcuni DPG sono persino dotati di allarmi.
Strain Gauge
La pressione applicata provoca la deformazione del diaframma collegato a un estensimetro che mostra una variazione di resistenza quando sottoposto a sollecitazione. La pressione viene determinata leggendo la variazione della tensione di uscita, che è proporzionale alla variazione di resistenza dell'estensimetro.
Piezoelettrico
I cristalli piezoelettrici generano una carica elettrica in caso di sollecitazione. La deformazione prodotta dalla sollecitazione sul diaframma viene convertita in una carica elettrica proporzionale alla pressione.
Piezoelettrico
I cristalli piezoelettrici generano una carica elettrica in caso di sollecitazione. La deformazione prodotta dalla sollecitazione sul diaframma viene convertita in una carica elettrica proporzionale alla pressione.
Come selezionare un manometro
Per capire quale manometro utilizzare per una specifica applicazione, è necessario comprendere i diversi tipi di pressione.
Tipi di pressione
Tutte le pressioni sono misurate in relazione a una pressione di riferimento. La differenza tra i tipi di pressione è definita proprio dalla pressione di riferimento.
Pressione manometrica – psig Pressione misurata in relazione alla pressione ambiente locale. Questo tipo di pressione è riferita allo zero rispetto alla pressione dell'aria ambiente (o atmosferica), il che significa che la pressione manometrica include la pressione derivante dal peso dell'atmosfera. Per questo motivo, la pressione manometrica varia in base all'altitudine sul livello del mare e alle condizioni meteorologiche.
Pressione assoluta La pressione assoluta è la pressione rispetto al vuoto perfetto.
Pressione differenziale – psid La pressione differenziale è la misura della pressione tra due punti di pressione. Sebbene tutte le pressioni siano essenzialmente differenziali (la pressione manometrica è relativa alla pressione atmosferica e la pressione assoluta è relativa al vuoto), la pressione differenziale misura la pressione dove i valori di lettura e di riferimento sono variabili.
Pressione manometrica composta La pressione composta misura sia le pressioni positive che quelle negative (vuoto).