Tipologia dei manometri
Sono dei misuratori diretti di pressione, che rilevano la pressione per mezzo di un elemento sensibile, la cui deformazione fornisce direttamente su una scala graduata l’indicazione della pressione da misurare.
La Figura 2 illustra una tipica realizzazione sezionata di un manometro a quadrante con elemento sensibile a molla tubolare, altrimenti detto a molla bourdon.
La pressione addotta all’elemento sensibile 10 tramite l’attacco 14, deforma lo stesso elemento sensibile, il cui terminale 11, tramite il tirantino 12 e il movimento 13, fa ruotare l’indice 5, sulla scala graduata 7 del quadrante 6 del manometro, fornendo così direttamente l’indicazione della pressione su un’apertura di scala complessiva di 270°.
Per ridurre i giochi del movimento e quindi migliorare la precisione di indicazione della pressione, l’indice è solitamente munito di una debole molla di richiamo.
Completano il manometro, la cassa o custodia 1, il trasparente frontale 8, lo scarico di sicurezza posteriore 9 e la connessione filettata 16 alla linea di misura.
Sono solitamente strumenti molto robusti che vengono utilizzati in un vasto campo di pressione: tipicamente da 100 Pa a 1 GPa (da 1 mbar a 10 kbar).
L’elemento sensibile a seconda del campo di pressione da misurare può essere del tipo:
– a molla tubolare fino a 1.000 MPa (10.000 bar);
– a soffietto fino a 100 kPa (1 bar), Figura 3a;
– a capsula fino a 1.000 kPa (10 bar), Figura 3b;
– a membrana fino a 2.500 kPa (25 bar),
Figura 3c.
Normalizzazione dei manometri
Data la pratica e diffusa applicazione industriale dei manometri, sono quasi del tutto normalizzati con evidenti vantaggi per quanto concerne l’installazione e l’intercambiabilità.
La Norma Europea En 837 (recepita in Italia dalla Uni En 837 nel 1998), a tal proposito è articolata in tre parti:
– Parte 1: normalizza i manometri a molla tubolare;
– Parte 2: raccomanda la scelta e selezione dei manometri;
– Parte 3: normalizza i manometri a membrana e a capsula.
Le Parti 1 e 3, normalizzano pertanto quasi tutti i tipi di manometri (con l’eccezione di quelli a soffietto) nella versione a quadrante di forma circolare con scala concentrica per uso industriale e di controllo, definendone le caratteristiche peculiari quali: le dimensioni, la metrologia, i requisiti e le prove relative da effettuare per l’approvazione del tipo e quelle da condurre in produzione.
Tali Parti, sono applicabili a manometri adatti ai fluidi industriali più comuni e a quelli a riempimento di liquido ammortizzante, sono inoltre applicabili a manometri per alte pressioni (quelli a molla tubolare) e a quelli per impiego con ossigeno e acetilene (i manometri associati a processi di taglio e di saldatura sono invece esclusi, perché sono specificati nelle En 562).
La Parte 2, invece, è stata elaborata come supporto per la selezione, installazione e impiego dei manometri, per garantirne il funzionamento soddisfacente e al massimo livello di sicurez-za, nell’ambito dell’applicazione alla quale sono destinati.
Esemplificazione della normalizzazione dei manometri
A titolo di esempio si riportano le caratteristiche previste dalle normative europee En 837-1 e 3 (per la terminologia vedasi invece En 472), che standardizza l’impiego di manometri a molla tubolare, a membrana e a capsula, riguardanti:
– i campi di misura normalizzati;
– i diametri nominali normalizzati;
– le classi di precisione normalizzate;
– gli elementi sensibili normalizzati:
Valutazione delle
caratteristiche dei manometri
Le caratteristiche dimensionali, funzionali e applicative dei manometri devono essere verificate in base alle prove e ai requisiti riscontrabili in Tabella 8, che è stata sostanzialmente tratta dalle prescrizioni di valutazione previste per i manometri normali a molla tubolare impiegati fino a pressioni pari al 75% del valore della pressione di fondo scala (secondo En 837-1).
La Tabella, è fornita a carattere indicativo ed evidenzia le prove di tipo e di produzione da eseguire normalmente sui manometri.
La Norma 837-1 (come parimenti la Norma 837-3 per i manometri a membrana e a capsula) prevede dapprima l’esecuzione delle prove di tipo da condurre in fase di prototipazione della serie dei manometri, riguardanti in particolar modo le seguenti caratteristiche:
– dimensioni;
– tenuta;
– posizione di montaggio;
– sovrapressione transitoria;
– pressione statica e pulsante;
– temperatura ambiente;
– vibrazioni meccaniche;
– urti meccanici;
– protezione;
– sicurezza.
La stessa Norma, prevede successivamente le prove normali da eseguire generalmente in produzione su ogni manometro, quali:
– verifica visiva e dimensionale;
– verifica della tenuta dell’elemento sensibile;
– verifica delle caratteristiche di precisione e di isteresi.
Scelta, selezione, installazione
e sicurezza dei manometri
La Norma 837-2, invece, prescrive le raccomandazioni per la selezione e l’installazione di manometri, quali:
– scelta del tipo di configurazione dell’elemento sensibile: max 0,6 bar per capsule, 25 bar per membrane, 1.600 bar per molle tubolari (Bourdon);
– selezione del tipo di esecuzione dell’elemento sensibile: max 600 bar per ottone, 1.000 bar per Monel, 1.600 bar per acciaio (inox);
– definizione della pressione di funzionamento: max 65 o 75% del valore di fondo scala nel caso di pressione variabile oppure statica;
– selezione dei manometri a molla tubolare in esecuzioni di sicurezza.
Manometri per gas medicali
I manometri per gas medicali (aria, ossigeno, azoto ecc.) sono disciplinati a livello europeo dalla En 738-1 e sono generalmente del tipo a molla tubolare costruiti secondo la En 837-1.
Le caratteristiche principali di detti manometri sono:
– diametro nominale 40-50 mm;
– classe di precisione 2.5%;
– costruzione del tipo a sicurezza con tappo di scoppio posteriore: identificati sul quadrante dal simbolo *S*;
– esecuzione del tipo sgrassato (esente da oli e grassi): identificati sul quadrante dal simbolo dell’oliatore in “nero” annullato da una croce in “rosso”.
Manometri per saldatura
I manometri per saldatura e processi connessi sono disciplinati a livello europeo dalla En 562 e devono essere del tipo a sicurezza, ovvero con tappo di scoppio nella parte posteriore della cassa.
I materiali componenti i manometri che possono venire a contatto con i gas (acetilene e ossigeno) devono avere una resistenza adeguata all’azione chimica del gas di misura alle condizioni di esercizio conformemente alla En 29539, e devono essere assolutamente sgrassati e devono indicare sul quadrante il simbolo dell’oliatore in “nero” con sovrastampata una croce in “rosso”.
Per quanto concerne la normalizzazione di base (terminologia, cassa, dispositivo di scarico, quadrante, scala e indice) valgono le stesse regole previste dalla En 472 per i manometri industriali, mentre per la normalizzazione specifica vale la En 562 riportata in sintesi in Tabella 9 e 10.
Manometri per estintori
I manometri per estintori d’incendio sono disciplinati a livello europeo dalla En 3-5.
I materiali componenti i manometri devono essere compatibili con le sostanze contenute (mezzo estinguente e altri gas ausiliari) e devono avere una resistenza adeguata all’azione chimica del gas di misura alle condizioni di esercizio conformemente alla En 29539.
Per quanto concerne la normalizzazione di base (terminologia, cassa, dispositivo di scarico, quadrante, scala e indice) valgono le stesse regole previste dalla En 472 per i manometri industriali, mentre per la normalizzazione specifica vale la En 3-5 riportata in sintesi in Tabella 11 e 12.