Introduzione alla misura di pressione differenziale

Con la misura della pressione differenziale, è possibile monitorare facilmente e accuratamente le condizioni dei filtri, il livello di liquido nei serbatoi chiusi, la portata di liquido all’interno di una tubazione e persino la coppia di uscita dei motori idraulici.

Esistono tre metodi di misura della pressione. Il più comune è la misura di pressione relativa, con riferimento alla pressione atmosferica. Si tratta di una qualsiasi pressione applicata al sistema in aggiunta alla pressione atmosferica, nota anche come pressione ambiente. Un primo esempio di misura della pressione relativa è la pressione degli pneumatici di un’automobile.

La pressione assoluta, con riferimento al vuoto totale, misura la pressione indipendentemente dalle variazioni della pressione atmosferica. La misura della pressione assoluta è utilizzata in applicazioni in cui è fondamentale monitorare il picco di un vuoto, ed è necessaria in laboratorio, in meteorologia, nell’aviazione e in altri campi.

Basi su manometri per la misura di pressione differenziale

La pressione differenziale, ovvero il terzo metodo di misura della pressione, è semplicemente la differenza fra due pressioni applicate, spesso chiamata delta p (Δp). Nell’esempio, Δp = p1 – p2.

Ma perché usare anche un manometro differenziale (DP)? Perché non posizionare semplicemente un manometro standard nei punti di misura p1 e p2 e poi far lavorare un tecnico sulla differenza di pressione? Oltre al tempo ed allo sforzo supplementare richiesto per i calcoli manuali, l’utilizzo di un manometro DP è migliore per diversi motivi:

• Sensibilità. I manometri differenziali sono progettati per rilevare differenze minime che l’occhio umano non è in grado di vedere. Per esempio, mettiamo due manometri standard su entrambi i lati. Entrambi i puntatori potrebbero indicare 7 bar, ma un manometro DP sarebbe abbastanza sensibile da rilevare una differenza di soli 10″ H2O (pollici di colonna d’acqua), o 0,025 bar. Un manometro differenziale indica solo il Δp; in pratica elimina tutto il “rumore” non necessario.
• Campo scala. Il campo scala di un manometro differenziale può arrivare fino 5 mbar per i sistemi di trattamento dell’aria e fino a 1.000 bar con un manometro a molla Bourdon DP. Anche a campi di pressione differenziale molto bassi, il manometro DP deve essere abbastanza robusto da resistere a pressioni di lavoro molto elevate.
• Pressione di lavoro. Oltre al campo di pressione differenziale, la pressione massima di esercizio è molto critica. Senza conoscere la pressione di lavoro non è possibile determinare il manometro DP corretto per l’applicazione specifica. La pressione di lavoro in quasi tutte le applicazioni DP è significativamente più alta del campo DP effettivo.
• Opzioni. Le applicazioni che utilizzano pressioni differenziali spesso richiedono diverse posizioni degli attacchi di pressione, attacchi di pressione aggiuntivi e attacchi al processo rispetto alla tipica filettatura maschio NPT da ¼” o ½” NPT usata sui manometri standard. Per le misure di livello del liquido, un attacco combinato superiore/inferiore (totale di quattro attacchi di pressione) in combinazione con una filettatura femmina NPT da ¼” NPT può essere la norma. Per le applicazioni con filtri, sono tipiche le connessioni in-line (note anche come attacchi terminali), e per la misura di bassa pressione nei sistemi di trattamento dell’aria l’attacco più comunemente utilizzato è quello con portagomma.

Esistono anche molte opzioni per le unità di misura oltre a psi, bar e pollici di colonna d’acqua. Se si misura il contenuto in applicazioni con livelli di liquidi, è possibile scegliere tra scale che leggono in libbre, chilogrammi o galloni. Nelle applicazioni di portata, i manometri differenziali spesso leggono in SCFM (piedi cubi standard al minuto), GPM (galloni al minuto), m³/s (metri cubi al secondo), ecc. E nel settore dell’aviazione, che utilizza tubi di pitot, un manometro differenziale misura la velocità dell’aria in nodi o miglia.

Quattro applicazioni per la misura delle pressione differenziale

La misura della pressione differenziale va oltre la normale misura di pressione. Questa tipologia di misura, infatti, è il modo con cui molte industrie monitorano le condizioni dei filtri, il livello dei liquidi, la portata del liquido e la coppia in uscita.

1. Monitoraggio dei filtri

Si tratta dell’applicazione più comune per la misura della pressione differenziale, utilizzata nelle applicazioni industriali di filtri per olio, nel monitoraggio dei filtri dell’aria nelle turbine a gas e nel monitoraggio dei filtri negli impianti di acque/acque reflue. I manometri DP per queste industrie includono i modelli 700.02, 732.14 e 732.51. Per rilevare pressioni molto basse nei sistemi HVAC commerciali ed industriali, i prodotti della serie air2guide di WIKA, come l’A2G-10, sono eccellenti opzioni, così come il 716.11.

Quando il filtro si intasa, la pressione differenziale aumenta. Per maggiore comodità e prestazioni, scegliere un manometro DP con un segnale di uscita, come il modello A2G-15, per monitorare a distanza lo stato di un filtro.

2. Misura del livello di liquidi

In un recipiente aperto, in cui nulla è sotto pressione, un semplice manometro è sufficiente per calcolare il livello del liquido. Ma in un serbatoio sigillato con fasi liquide e gassose, l’unico modo per monitorare il livello del liquido è quello di dedurre il lato a bassa pressione (gas o vapore) dal lato ad alta pressione (liquido).

WIKA dispone di circa una dozzina di tecnologie per la misura di livello in serbatoi. Le scelte includono il manometro Cryo Gauge per serbatoi di gas liquido, che può essere accessoriato con trasmettitori di livello e pressione di lavoro per utilizzare il segnale di uscita in un sistema di telemetria. Un dispositivo di telemetria viene utilizzato per monitorare a distanza il livello del serbatoio del cliente e per effettuare una ricarica in base alle necessità.

3. Misura di portata

Un elemento primario di portata, come un orifizio calibrato, un boccaglio, un tubo Venturi, un boccaglio Venturi o il nostro FlowPak (FLC-HHR-FP) ad alta precisione, crea una costrizione da un diametro maggiore a monte (punto 1) ad un diametro minore a valle (punto 2). Questa costrizione in un tubo provoca una perdita di carico proporzionale al quadrato della portata. Usando l’equazione di Bernoulli, si può mettere in relazione la pressione differenziale del fluido con la sua portata. In questo modo, la combinazione di un manometro differenziale e di un elemento primario di portata crea un misuratore di portata affidabile.

4. Monitoraggio delle teste di perforazione

Nei sistemi idraulici, è possibile usare un manometro DP a molla Bourdon per misurare la coppia in uscita dei motori a spostamento positivo. Il manometro misura la caduta di pressione del motore che alimenta il riduttore misurando simultaneamente la pressione sul lato di pressione e di ritorno dell’apparecchiatura durante il funzionamento. Misurando la caduta di pressione, il manometro DP calcola la quantità di coppia che il motore idraulico genera.

Come selezionare un manometro differenziale:

In modo simile a quanto accade per la selezione di un manometro standard, diversi criteri entrano nella selezione di un manometro DP. Ecco alcune domande da fare quando si sceglie un manometro differenziale:

1. Quale campo di pressione differenziale richiede l’applicazione? Questa è la differenza di pressione che occorre leggere sulla scala dello strumento.
2. Qual è la pressione massima di lavoro del processo? È la pressione massima alla quale il sistema è in grado di funzionare per un periodo prolungato.
3. Con quali fluidi le parti bagnate entreranno in contatto? Le parti bagnate di un normale manometro sono fondamentalmente solo la molla Bourdon e l’attacco al processo. Un manometro differenziale, a volte è dotato di due camere; in una camera, più parti (il movimento, la lancetta, il quadrante, il trasparente e la guarnizione) potrebbero venire a contatto con il fluido. I fluidi corrosivi possono richiedere acciaio inossidabile o un materiale speciale.
4. Qual è l’applicazione? La scelta del manometro DP dipende spesso dal fatto che venga utilizzato per il monitoraggio dei filtri, la misura del livello del liquido, la misura di portata o il monitoraggio della testa di perforazione.
5. Esistono requisiti particolari? WIKA produce manometri DP per industrie specifiche, come i modelli conformi alla normativa NACE per applicazioni con sour gas (solfuro di idrogeno) o manometri puliti per applicazioni con ossigeno.
6. Di che tipo di montaggio avrà bisogno il manometro? Il montaggio può essere molto specifico per il settore. Inoltre, alcuni manometri DP possono essere molto ingombranti e pesanti, con un peso che può arrivare fino a circa 14 kg. E’ possibile scegliere fra diversi tipi di staffe: non solo la flangia anteriore o posteriore, ma anche staffe per il montaggio su tubo, staffe Barton, staffe “H” o “C” per la misura del livello del liquido, ecc.
7. Quali altre opzioni sono disponibili? I manometri differenziali WIKA possono essere forniti con interruttori per l’automazione dei processi, segnali di uscita per il monitoraggio remoto e manifold che includono valvole di intercettazione e un bypass per l’equalizzazione della pressione.

La differenza della misura di pressione differenziale WIKA

WIKA è un leader globale nelle soluzioni di misura della pressione, e la misura della pressione differenziale non fa eccezione. Ciò che ci separa dalla concorrenza è l’ampiezza della nostra gamma di prodotti. Molti dei nostri concorrenti sono specializzati in una o due sole tecnologie. WIKA offre otto diverse tipi di tecnologie DP:

• Pistone
• Pistone a membrana
• Movimento magnetico senza attrito
• Molla Bourdon
• Membrana singola
• Membrana Doppia
• Capsula
• Molla di compressione a membrana

Offriamo tutte le tecnologie DP ad eccezione dei soffietti, a causa della loro suscettibilità ai picchi di pressione, specialmente nelle applicazioni di misura del livello dei liquidi. La scelta migliore è rappresentata da ogni tecnologia a membrana.

Per via dell’ampia scelta di modelli di manometri differenziali, potrebbe esserci difficoltà nella selezione del modello più adatto alla propria applicazione. Ecco perché, prima di effettuare un acquisto, è sempre una buona idea contattarci prima. Gli specialisti della pressione WIKA possono aiutarvi a trovare i prodotti migliori per la vostra specifica applicazione ed esigenze.