Variazioni temperatura in funzione della densità

Nella misura di livello idrostatica, le fluttuazioni di temperatura del fluido hanno effetto sulla precisione del risultato di misura. Ma perché questo si verifica e come è possibile minimizzare l’effetto di influenza della temperatura?

Nell’articolo “Misura di livello idrostatica in recipienti e serbatoi aperti – calcolo dell’altezza di riempimento” è spiegato nel dettaglio il calcolo sull’altezza di riempimento. La misura di livello idrostatica, che non dipende dalla forma del serbatoio, può essere calcolata con la formula h = p / (ρ * g).

h: Altezza riempimento
p: Pressione idrostatica
ρ: Densità del fluido
g: Gravit
m: Massa
V: Volume

La densità del fluido (ρ = m / V), tuttavia, è influenzata dalla temperatura. Alla base di questo effetto vi è la legge fisica secondo la quale un volume di liquido di espande quando la temperatura aumenta in condizioni di pressione costante. Ciò significa che quando la temperatura aumenta la densità del fluido diminuisce e viceversa. Siccome la pressione idrostatica p nei serbatoi aperti rimane costante, l’influenza della temperatura ha un effetto negativo sul risultato di misura. Di conseguenza, la pressione idrostatica misura di un liquido deve sempre essere correlata alla temperatura del fluido.

Esempio: deviazioni della precisione di misura senza compensazione di temeratura

La densità dell’acqua a temperature ambiente (20 °C) è di 998.20 kg/m³. Se si considera lo stesso valore di densità per il calcolo con acqua calda a 80 °C, si ottiene un errore di misura del 2,7 %, in quanto la densità dell’acqua a 80 °C è di soli 971.79 kg/m³ (vedere immagine principale). Per gli olii e i carburanti, la variazione di densità per effetto della temperatura è ancora maggiore e, quindi, considerando lo stesso esempio utilizzando dell’olio motori, la deviazione di misura sarà di circa il 4,5 %.
 
Se occorre monitorare solo il livello di riempimento, senza considerare la precisione di misura, la compensazione della temperatura che si ottiene correggendolo in funzione della densità (vedere immagine principale) non è necessaria. Se, tuttavia, occorre effettuare una precisa misura di livello idrostatica con fluttuazioni della temperatura del fluido, allora occorre considerare il calcolo di compensazione a causa della variazione di densità in funzione della temperatura. Conoscendo la temperatura del fluido, è possibile usare la densità del fluido per calcolare l’altezza di riempimento. In questo modo si riesce a prevenire l’errore di misura legato alla temperatura del fluido.

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