Belastbare Manometer

In relazione ai manometri a molla Bourdon sorge occasionalmente la domanda sulla sovraccaricabilità degli strumenti. Questo articolo descrive il superamento del campo di misura fino al 30%. Cosa succede al manometro? A seguito del sovraccarico l’indicazione dello strumento è ancora precisa? Lo strumento può cominciare ad avere delle perdite? Come prossimo passo, chiariremo ulteriormente questi aspetti attraverso la spiegazione e la discussione delle comuni normative.

Per iniziare: se la pressione da misurare supera leggermente il campo di misura del manometro, quest’ultimo non “esplode”. Generalmente, questo rischio si verifica se il campo di misura viene notevolmente superato. In questi casi gli strumenti dispongono di caratteristiche di sicurezza che riducono al minimo gli effetti di questo rischio.

Di norma, i produttori di manometri rispettano le specifiche per la sicurezza da sovraccarico in conformità con la direttiva 2014/68 / UE (direttiva sulle attrezzature in pressione) ed EN 837-1: 1996. Manometri – Parte 1: Manometri a molla Bourdon. Sul quadrante, questo viene indicato dal marchio CE e dalla scritta EN 837-1. Le specifiche contenute in questi documenti variano, poiché EN 837-1 è uno standard non armonizzato. Entrambi i documenti sono indipendenti e il produttore di manometri a molla Bourdon è tenuto a rispettarli.

Manometri a molla Bourdon non sovraccaricabili a fondo scala e sovraccaricabili a fondo scala

Prima di riepilogare le specifiche per la sovraccaricabilità, è necessario spiegare l’importante classificazione dei manometri riportata nella norma EN 837-1: al punto 9.4, la norma EN 837-1 definisce il manometro “non sovraccaricabile a fondo la scala” (1) e “sovraccaricabile a fondo scala” (2). Poiché ciò può portare a confusione, chiariamo brevemente le differenze: solitamente, gli elementi di pressione (molla Bourdon) dei manometri non sovraccaricabili a fondo scala sono realizzati in lega di rame. Al contrario, gli elementi di pressione delle versioni sovraccaricabili a fondo scala sono realizzati in acciaio inossidabile. Poiché i manometri sovraccaricabili a fondo scala hanno un segno identificativo (triangolo nero alla fine della scala), è anche possibile distinguere i due tipi di strumenti dall’esterno.

Triangolo nero = sovraccaricabile a fondo scala                               Nessun triangolo nero = NON sovraccaricabile a fondo scala


La principale differenza tra gli strumenti è che i “manometri a molla Bourdon non sovraccaricabili a fondo scala” non devono essere utilizzati in modo permanente nel campo superiore al 75% del valore di fondo scala (FS). Altrimenti, in presenza di un carico di pressione continuo, possono verificarsi deformazioni irreversibili al sistema di misura che può, ad esempio, manifestarsi come una deviazione dell’indice dal punto zero. Per esempio, un manometro a molla tubolare non sovraccaricabile a fondo scala, che dovrebbe indicare la pressione in una bombola di gas a 300 bar, deve essere progettato in modo che il valore di fondo scala sia almeno di 400 bar.

Requisiti per la sovraccaricabilità dei manometri a molla Bourdon

I requisiti della direttiva 2014/68 / UE e della norma europea EN 837-1 si differenziano proprio per la sovraccaricabilità dei manometri a molla Bourdon. La EN 837-1 specifica i requisiti per l’accuratezza dell’indicazione e la resistenza (tenuta) dopo il sovraccarico. In particolare, i requisiti relativi alla tenuta con sovraccaricabilità fino a 2,5 volte superiore di almeno 24 ore sono impegnativi e significativamente più elevati rispetto alla prova di pressione (3) in conformità con la direttiva 2014/68 / UE. La direttiva sulle attrezzature in pressione richiede l’applicazione di solo 1,43 volte la pressione massima consentita (PS). Come si può vedere dalla tabella seguente, gli strumenti conformi alla EN 837-1 soddisfano quindi automaticamente i requisiti delle prove in pressione (3) in conformità con la direttiva 2014/68 / UE. Il contrario non è valido.

La seguente tabella illustra i diversi requisiti in contrasto uno con l’altro:

Manometri non caricabili a fondo scalaManometri caricabili a fondo scalaFonte
Tecnologia di misura
Durata sovraccarico#112 h12 hEN 837-1(1)
Sovraccarico #11 * PFSV1,3 * PFSV
Durata sovraccarico #215 min
Sovraccarico #2[a]1,1 – 1,25 * PFSV
Variazione[a,b] nella classe di accuratezza
1,2 – 1,5 volte1,2 – 1,5 volte
Resistenza (tenuta)Durata sovraccarico24 h24 hEN 837-1(2)
Sovraccarico[a]1,5 – 2,5 * PFSV1,5 – 2,5 * PFSV
Requisito:Tenuta ermeticaTenuta ermetica
Durata sovraccaricoDir. 2014/68/EU(3)
Sovraccarico1,43 * PS
(= 1,07[c] * PFSV)
1,43 * PS
(= 1,43 * PFSV)
Requisito:Tenuta ermeticaTenuta ermetica

Legenda
PFSV = Valore a fondo scala (pressione al temine della scala del manometro)
PS = “pressione massima consentita” – definita dal costruttore, la pressione più alta per la quale è stato progettato il manometro. Per i manometri non sovraccaricabili a fondo scala: PS = 0,75 * PFSV, altrimenti PS = PFSV
(a) In funzione del campo di pressione
(b) La variazione della classe di accuratezza viene misurata dopo la prova di un ulteriore di ciclo di carico (qui non spiegato).
Non esiste una specifica sulla variazione della classe di accuratezza consentita solo dopo il sovraccarico (senza test del ciclo di carico). I valori della tabella devono quindi essere considerati come il massimo assoluto.
(c) Per strumenti non sovraccaricabili a fondo scala vale quanto segue: Sovraccarico = 1,43 * PS = 1,43 * 0,75 * PFSV = 1,07 * PFSV

Esempi

Esempio 1
Manometro 0 – 10 bar, elemento di pressione in lega di ame: questo strumento non è sovraccaricabile a fondo scala e deve soddisfare i seguenti requisiti:

  • Secondo la norma EN 837-1: 12 ore di carico a pressione statica di 10 bar (PFSV) e 15 minuti di carico a pressione statica di 12,5 bar (1,25 * PFSV). Dopo un tempo di riposo da questo sovraccarico di 1 ora, la deviazione di indicazione non deve essere superiore a 1,2 volte i limiti di errore. In più, lo strumento sottoposto a una pressione di 15 bar (2,5 * PFSV) e a una temperatura esterna di 60 °C per 24 ore. Successivamente lo strumento deve continuare a garantire la tenuta secondo la norma EN 837-1 (tasso di perdita < 5 * 10-3 mbar l s-1)
  • Secondo la direttiva 2014/68/UE: lo strumento deve sopportare un test di tenuta con un sovraccarico di 10,7 bar (1.43 * PS = 1.43 * 0,75 * PFSV) e garantire ancora la tenuta dopo il test.

Esempio 2
Manometro 0 – 600 bar, elemento di pressione in acciaio inox: questo strumento è sovraccaricabile a fondo scala e deve soddisfare i seguenti requisiti:

  • Secondo la norma EN 837-1: 12 ore di carico a pressione statica di 780 bar (1,3 * PFSV). Dopo un tempo di riposo da questo sovraccarico di 1 ora, la deviazione di indicazione non deve essere superiore a 1,2 volte i limiti di errore. In più, lo strumento sottoposto a una pressione di 1.500 bar (2,5 * PFSV) e a una temperatura esterna di 60 °C per 24 ore. Successivamente lo strumento deve continuare a garantire la tenuta secondo la norma EN 837-1 (tasso di perdita < 5 * 10-3 mbar l s-1).
  • Secondo la direttiva 2014/68/UE: lo strumento deve sopportare un test di tenuta con un sovraccarico di 858 bar (1.43 * PS = 1.43 * PFSV) e garantire ancora la tenuta dopo il test.

Conclusioni

Nella scelta del manometro a molla Bourdon la sovraccaricabilità è un importante parametro da tenere in considerazione. Sulla base dell’esecuzione strutturale dello strumento selezionato, la sovraccaricabilità sarà differente. I manometri possono sopportare sovraccarichi leggeri e di breve durata. La precisione dell’indicazione solitamente rimane inalterata o peggiora solo leggermente. Una elevata sovraccaricabilità fino a 2,5 volte il valore di fondo scala si manifesta all’interno del manometro stesso attraverso un crescente deterioramento della precisione dell’indicazione e un errore del punto zero chiaramente visibile. Tuttavia, i componenti a pressione del manometro non scoppiano e lo strumento rimane sigillato.

Maggiori informazioni sui manometri non sovraccaricabili e sovraccaricabili a fondo scala sono disponibili sul sito WIKA.

 

Fonti
(1) EN 837-1, sezione 9.4.1: manometri per carico di pressione statica massimo del 75% del valore di fondo scala
(2) EN 837-1, sezione 9.4.2: manometri adatti per carico di pressione costante massimo uguale al valore di fondo scala
(3) Direttiva 2014/68/UE, annex 1, punto 7.4: pressione di prova idrostatica.



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