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La misurazione della pressione nell’automazione industriale.
Tra le apparecchiature da campo più utilizzate nell’automazione industriale i misuratori di pressione occupano sicuramente un ruolo di primaria importanza.
Che si tratti di semplici pressostati (interruttori), oppure di sofisticati trasmettitori di pressione, sono tantissime le applicazioni che necessitano di un controllo costante di questa variabile, per esempio all’interno di serbatoi o lungo le tubazioni.
Questi apparecchi vengono impiegati per misurare livello e pressione, e soprattutto quando si manipolano fluidi gassosi, la pressione può diventare un fattore di pericolo; per questo motivo essa viene costantemente monitorata.
Principi riguardanti la pressione.
La pressione è il risultato di una forza applicata a una superficie, e si misura con diverse unità, tra le quali Bar, Psi, Pascal, Kg/cm2 e Torr.
La pressione viene controllata nell’industria oltre che per assicurare il corretto funzionamento dei macchinari e i parametri necessari alla produzione, anche per la sicurezza di chi opera e dei macchinari stessi.
Come funziona il trasmettitore di pressione differenziale.
I trasmettitori di pressione differenziali (DP), misurano la pressione in due diversi punti e ne calcolano la differenza.
Per funzionare, questo tipo di apparecchiatura possiede due elementi chiamati primario e secondario, i quali servono proprio a misurare la pressione e trasformarla in un segnale elettrico.
Naturalmente il calcolo della pressione differenziale avviene per mezzo di un circuito elettronico.
Ecco nella prossima immagine com’è fatto un comune trasmettitore di pressione di questo tipo.
Come vediamo nella figura sopra, l’elemento primario è all’interno della tubazione (in basso), mentre il secondo elemento si trova in alto.
L’elemento a contatto col fluido nella tubazione legge la pressione al suo interno, mediante l’utilizzo di un diaframma che si flette all’aumentare della stessa.
Il circuito elettrico converte la misura del trasduttore in un segnale in corrente o tensione, il quale può essere portato al PLC o a qualsiasi altro strumento in grado di accettare questo tipo di segnale analogico.
Nella prossima figura vediamo un sistema con plc con un modulo di ingressi analogici, e un trasmettitore che fornisce un segnale 4-20mA a fronte di una pressione che va da zero a 10 Bar. (scala della variabile).
I vari tipi di elemento nei trasmettitori di pressione differenziale.
L’elemento primario di questi trasmettitori può essere di diverso tipo, tra i quali quello a tubo di Venturi e a tubo di Pitot; oppure con ugelli di flusso, piastre con orifizio, o ancora con elementi che producono un flusso laminare.
Per quanto riguarda invece l’elemento secondario, in questo modello di trasmettitori esso serve a calcolare con precisione la pressione rilevata dall’elemento primario.
L’elemento secondario consiste nel trasduttore che tramuta la variabile rilevata in un segnale elettrico; questo segnale viene poi “standardizzato” attraverso il trasmettitore.
Tra i trasduttori di pressione per questi apparecchi troviamo quelli capacitivi, e altri che utilizzano estensimetri e circuiti con resistenza variabile, come quello che vediamo nella prossima immagine.
L’elemento “strain gauge” è una resistenza che varia col flettere del diaframma quando cambia la pressione. Questa resistenza variabile va a cambiare la tensione di uscita del trasduttore “Vout”, dato che essa è inserita in serie alle altre tre resistenze.
Naturalmente ci sono molti modelli di trasmettitore di pressione differenziale, e a seconda della applicazioni si sceglierà quello più adatto alle esigenze.
Oggi troviamo in commercio apparecchi utilizzati per misurare piccole pressioni, che costano qualche centinaio di euro, e modelli industriali che possono lavorare anche in condizioni critiche e che costano alcune migliaia di euro.
Ecco nell’immagine che segue un trasmettitore di pressione differenziale da laboratorio, e un modello della E+H della famiglia “DeltaBar”.
