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MISURE DI PRESSIONE E LIVELLO

speciale

Automazione e Strumentazione

Marzo 2017

67

vengono integrate resistenze estensimetriche

mediante tecniche di diffusione; data la loro rela-

tiva complessità, la loro applicazione è limitata a

impieghi particolari e in sensori speciali.

Nei sensori di pressione

capacitivi

vengono mon-

tate in parallelo due membrane una delle quali è

a contatto col fluido in pressione: a seguito dei

cambiamenti anche piccoli di pressione varia la

distanza tra le membrane e si modifica la capacità

il cui valore viene prelevato attraverso un circuito

elettronico e convertito in segnale equivalente di

pressione.

Ci sono anche sensori di pressione

induttivi

,

basati sul principio per il quale la deformazione

di un diaframma metallico per azione della pres-

sione fa variare la posizione di un nucleo di ferrite

modificando così l’induttanza di una bobina.

Bisogna comunque considerare che il termine

sensore spesso è utilizzato in modo generico e sta

ad indicare realtà diverse: può trattarsi del sem-

plice elemento rilevatore, o del trasduttore o del

trasmettitore. In realtà nelle moderne applicazioni

si ricorre a una strumentazione completa e possi-

bilmente standardizzata che riassume tutto in uno

smart transmitter

che include sensore, trasdut-

tore e trasmettitore con l’aggiunta di un software

e di un HMI per programmare e configurare fun-

zionalità e prestazioni desiderate.

In questa ottica ‘smart’, è interessante notare

che sempre più l’apparecchiatura di misura si

arricchisce di ‘servizi’ che sfruttano la disponi-

bilità di dati digitalizzati per offrire un surplus

di informazioni contribuendo alla gestione otti-

mizzata e più sicura degli impianti. Significa-

tivo è il caso dei trasmettitori che incorporano

funzioni di

diagnostica

avanzata, di controllo e

rilevamento di linee ostruite; grazie al loro uti-

lizzo si possono ottenere sensibili riduzioni dei

costi di manutenzione e importanti incrementi

della disponibilità degli impianti.

Un’altra tendenza da seguire con attenzione è il

collegamento, anche dei misuratori di pressione,

in reti di dispositivi da campo

wireless

: ciò risulta

particolarmente vantaggioso in tutti quei casi in

cui non è possibile installare le apparecchiature

di misura e di comunicazione con il cablaggio,

come ad esempio nel caso dei sistemi mobili. I

vantaggi della connessione wireless si fanno sen-

tire in quanto consentono un accesso completo in

remoto alla diagnostica dei dispositivi, permet-

tono di limitare le infrastruttura di cablaggio e

quindi garantiscono ingombri ridotti; inoltre faci-

litano la scalabilità, semplificando l’installazione

degli strumenti di misura supplementari. Resta

il problema dell’alimentazione, che però alcuni

costruttori stanno risolvendo col ricorso a batterie

ad alte prestazioni e in alcuni casi anche con l’im-

plementazione di sistemi di

energy harvesting

.

Amargine rispetto al discorso classico delle misure

di pressione e rivolta ad applicazioni speciali è inte-

ressante segnalare la tecnologia delle vernici sensi-

bili alla pressione (Pressure Sensitive Paints, PSP),

introdotto trent’anni fa ma sempre più impiegata

per visualizzare e misurare la distribuzione delle

pressioni su modelli di componenti meccanici, di

macchinari e strutture. Si basano sull’utilizzo di

vernici sensibili alla pressione costituite da sostanze

fotoluminescenti che, se eccitate da una radiazione

elettromagnetica, emettono per fluorescenza. Una

parte dell’energia ricevuta va ad eccitare molecole

di gas come l’ossigeno, alle quali può essere ricon-

dotto l’effetto luminescenza: l’incremento della

pressione, cioè della pressione parziale di ossigeno,

tende quindi a ridurre l’intensità della luce emessa.

Misurando la distribuzione di

quest’ultima sulla superficie del

modello si può infine risalire alla

distribuzione della pressione.

Tra i vantaggi ci sono: la visua-

lizzazione completa del campo

di pressione sulla superficie esa-

minata, la non invasività, l’alta

risoluzione; i limiti sono, oltre

alla sensibilità alle temperature,

la necessità di taratura preventiva

e di tecniche di ripresa e tratta-

mento dati piuttosto sofisticate.

Criteri per scegliere

C’è da dire che il comporta-

mento dei sensori di pressione

non è perfettamente lineare e che la loro funzio-

nalità può essere influenzata da fattori esterni

come la temperatura: bisogna perciò porre atten-

zione, nel loro utilizzo, alle indicazioni circa le

tolleranze e le variazioni che dovranno essere

accuratamente esplicitate dai costruttori. Inol-

tre, le caratteristiche richieste allo strumento di

misura dipendono fortemente dalla tipologia

dell’impianto e dal

settore di applicazione

: un

conto è pensare a un’industria chimica, altro a un

impianto di produzione alimentare o a un’infra-

struttura di controllo ambientale.

Come procedere allora nella scelta del sensore

di pressione più adeguato? Si possono suggerire

alcuni criteri.

Un primo criterio da seguire riguarda il tipo di con-

nessioni che consentono al fluido in pressione di

interagire con la membrana interna al sensore: le

differenti

modalità di connessione

(diretta o con

Trasmettitore

wireless

(Fonte ABB)