La misura di livello tramite la pressione idrostatica è la soluzione più comune per la semplicità d’installazione e la facilità d’uso. Nell’utilizzo di un sensore per la misura di pressione idrostatica per la misura delle variazioni del livello è comunque essenziale calcolare correttamente l’altezza di riempimento di un serbatoio a partire dalla misura di pressione (pressione idrostatica), allo scopo di ottenere misure accurate.

Com’è quindi possibile calcolare l’altezza di riempimento di un recipiente aperto, un bacino o un pozzo profondo? E qual è la relazione tra il livello di riempimento dei liquidi e la lettura di pressione (pressione idrostatica)?

Nel mio ultimo post, ho introdotto l’argomento “Come funziona la misura idrostatica di livello?“.

La pressione idrostatica è usata per determinare il livello attraverso la misura della colonna di liquido ed è direttamente proporzionale all’altezza di riempimento, al peso specifico del fluido e alla forza di gravità.

Sotto l’influenza della gravità, la pressione idrostatica cresce all’aumentare dell’altezza della colonna di liquido e quindi con l’altezza di riempimento del serbatoio.

Il livello è quindi calcolato con la formula: h = p / (ρ * g)

p = pressione idrostatica [bar relativi]

ρ = peso specifico del fluido [kg/m³]

g = forza o accelerazione gravitazionale [m/s²]

h = altezza della colonna di liquido [m]

Per altri calcoli con diverse unità di misura della pressione, qui puoi trovare un utile  “Convertitore

Regola empirica – Acqua:                h = 1 bar relativo / (1000 kg/m³ * ~ 10 m/s²) = 10 m

Per l’acqua è possibile adottare la regola approssimativa che alla pressione di 1 bar corrisponde un livello di 10 metri.

Questa regola può essere usata per la selezione del campo di misura della sonda di livello immergibile o del sensore di pressione. Con la misura di livello come variabile controllata, un calcolo più preciso dovrebbe comunque essere effettuato, che tenga conto dell’influenza della temperatura sulla densità e della forza di gravità.

Il peso specifico di un fluido può essere molto diverso da quello dell’acqua e quindi questa regola deve essere applicata solo per fluidi con densità simile all’acqua. Ad esempio, a parità di livello, la pressione idrostatica del diesel è molto più bassa di quella dell’acqua.

Esempio –  Diesel:  h = 0.82 bar relativi / (820 kg/m³ * ~ 10 m/s²) = 10 m

Questa differenza di densità può provocare un errore di misura del 22%.

Nella misura di livello idrostatica in bacini e recipienti aperti, avviene un’equalizzazione di pressione tra il gas sovrastante il liquido e l’aria dell’ambiente esterno. La pressione di questa miscela di gas/aria non deve essere inclusa nel calcolo del livello. Con l’uso di sonde immergibili di livello come il modello WIKA LH-20, il tubicino di compensazione all’interno del cavo compensa automaticamente le variazioni della pressione ambientale fornendo una misura di livello corretta.

Nel prossimo post, v’illustrerò il calcolo dell’altezza di riempimento in recipienti e serbatoi chiusi, chiarendo l’effetto del gas interno sulla misura di livello. WIKA offre diverse soluzioni per la misura di livello idrostatica.

Il vostro contatto di riferimento vi assisterà nella scelta del sensore più adatto per la vostra applicazione.



4 Commenti
  1. Massimo Beatrice

    Buongiorno.
    Presupponendo la costanza della velocità del fluido, applicando la legge di Bernoulli si che la differenza di pressione applicata all’acquedotto rispetto alla casa è direttamente proporzionale alla densità del fluido, alla costante di accelerazione e all’altezza del punto di fornitura. Indi inserendo tali valori si ha p1-p2=1000Kg/m3*9,8m/sec2*50m; quindi Delta Pressioni = 490.000 Kg/(m*sec);
    Ma Kg*m/sec2 sono Newton quindi Delta pressione = 490.000 N/m2 = 490.000 Pascal= 4,9 Bar; questa è la minima delta di pressione che bisogna imprimere alla sorgente dell’acquedotto per portare acqua alla casa; a questo punto entra in gioco “Venturi” e si ricava la portata voluta.

    • Salvatore

      Salve sign. Beatrice, mi chiamo Salvatore e ho letto l esperimento sopra citato e anche il suo intervento che ho ritenuto interessante e le volevo fare una domanda a proposito della “pressione colonna d’acqua” e cioe:
      leggendo su siti specifici ho evinto che la formula per trovare la pressione di una colonna d’acqua è: densità del fluido x profondità x accelerazione di gravità, però mi chiedo come mai non si parla della dimensione della colonna d’acqua perché essa rappresenta un cilindro e quindi può variare l’aria della circonferenza e di conseguenza anche il suo volume, ma nella formula non vi è calcolo del volume della colonna stessa;
      esempio: se calcolo la pressione esercitata dall’acqua su un sottomarino che si trova a 100 m di profondità, ho letto che va calcolata facendo: 1000 (d/mcubo) x 100 (profondità) x 9,81 (accelerazione di gravità), pero in questo calcolo non vi espressa su quale superficie grava la pressione proprio perché manca il calcolo della superficie, come mai?

      • Daniele Bernardelli

        La pressione non è propriamente una forza ma una forza per unità di superficie, quindi è come se fosse una “densità di forza”.
        Quando, giustamente considero oggetti “ingombranti” e non puntiformi immersi in acqua dovrei “moltiplicare” la densità di questa forza (Pressione) per il valore della superfice a contatto con tale “forza”.
        Quindi a priori non ha senso definire il valore della sezione circolare (area del cerchio) per “costruire” il cilindro. Ma è corretto farlo quando considero l’oggetto a cui viene applicata tale pressione.
        Attenzione che la pressione è sempre perpendicolare alla superficie del sommergibile, e questo avviene su tutte le pareti.

  2. RAFFAELE

    Due serbatoi con altezza del pelo libero 5 m (costante) hanno un foro di area 0.01 m2 sul fondo nel primo il foro esce in atmosfera, nel secondo il foro è
    collegato con un tubo di lunghezza L=1 m all’atmosfera. Determinare la portata massica uscente nei due casi.

    99 kg/s con tubo 108.5 kg/s senza tubo
    108.5 Kg/s in entrambi i casi
    99 kg/s in entrambi i casi
    99 kg/s senza tubo 108.5 kg/s con tubo

    Buon giorno e possibile avere questa risposta
    grazie
    distinti saluti


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