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MISURE DI PRESSIONE E LIVELLO
speciale
Automazione e Strumentazione
Marzo 2017
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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)