Settembre 2014
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Automazione e Strumentazione
MISURE DI PRESSIONE
speciale
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FOCUS SU UNA DELLE VARIABILI PIÙ CRITICHE PER MACCHINE E IMPIANTI
I sensori di pressione sono utilizzati in tutti i settori industriali, dove consentono di misurare
le condizioni in cui si svolgono i processi industriali. Esistono diversi metodi fisici per
misurare la pressione. All’atto della scelta è bene tenere conto del tipo di pressione
(a vuoto, pressione relativa, assoluta o differenziale) e della gamma di misure possibili.
Tecnologie e strumenti
per la misura della pressione
Un
sensore di pressione
misura la forza prodotta
dalle collisioni delle molecole di un gas o di un
fluido contro il supporto sensibile. I trasduttori di
pressione sono dispositivi di misura in grado di
convertire la forza per unità di area di un fluido in
un segnale elettrico. L’unità di misura utilizzata
nel sistema internazionale è il Pascal (1 Pa = 1 N/
m
2
), ma sono largamente diffusi anche il bar (105
Pa), l’atmosfera (1 atm = 101325 Pa) e il psi (1
psi = 0,069 bar) nel mondo anglosassone. Nor-
malmente la pressione viene misurata rispetto a
un riferimento. Si parla dunque di pressione
asso-
luta
(
absolute pressure
) se il riferimento è costi-
tuito dal vuoto perfetto e di pressione
relativa
(
gauge pressure
) se il riferimento è la pressione
ambiente, cioè dell’atmosfera. Inoltre, se si deve
rilevare la differenza di pressione fra due fluidi, si
ricorre ai cosiddetti trasduttori
differenziali
.
Le tecniche generalmente usate per trasdurre
la pressione sono di tipo indiretto, ovvero ciò
che viene effettivamente rilevato è la
deforma-
zione
(strain) subita dalla sonda che costituisce
l’interfaccia meccanica tra il fluido - oggetto
della misura - e il
fluido di riferimento
(vuoto
o ambiente). Le prestazioni di un trasduttore di
pressione sono perciò in gran parte determinate
dalle caratteristiche del dispositivo di misura di
deformazione che ne costituisce parte integrante.
I valori di pressione variano su un ampio range
che determina l’esistenza di una vasta gamma di
strumenti idonei per differenti campi e per diffe-
renti esigenze.
Vale la pena soffermarsi sulla distinzione tra
sen-
sori pneumatici
ed
elettronici
. Entrambi trasdu-
cono il segnale di ingresso in una forza o in uno
spostamento. Il segnale di uscita dei trasmettitori
pneumatici di pressione è standardizzato dalla
norma IEC 60382 in 20 –100 kPa (0,2 – 1,0 bar)
con alimentazione a 140 kPa (1,4 bar). Il segnale
di uscita dei trasmettitori elettronici è invece stan-
dardizzato secondo la norma IEC 60381 e in base
alla tecnica di collegamento a due fili.
Sensori di pressione estensimetrici
Gli
estensimetri
(trasduttori
strain gauge
) sono
i più impiegati trasduttori di pressione. Possono
essere utilizzati per realizzare misure di pressione,
in quanto la differenza di pressione provoca la
deformazione di una membrana sulla quale essi
sono fissati e opportunamente connessi secondo
la configurazione a ponte. Le possibili realizza-
zioni prevedono membrana metallica o di silicio
(estensimetri integrati) con estensimetri metallici
o a semiconduttore. Fra i pregi di questa categoria
di trasduttori vi sono il basso costo, la prontezza,
l’accuratezza (elevata nel caso di gauge al sili-
cio piezoresistivo) e stabilità rispetto alle varia-
zioni di temperatura (compensate da opportune
strutture resistive a ponte). Di contro presentano
elevata isteresi, necessitano compensazione della
temperatura e non sono molto stabili nel tempo.
Sensore di pressione estensimetrico
Armando Martin
