I trasmettitori di pressione differenziale sono progettati per misurare la pressione prima e dopo un’interruzione incontrata da un fluido, come un filtro o una pompa. Tuttavia, questo strumento di misura della pressione può essere utilizzato anche per misurare i livelli del liquido.
Il mercato offre diversi metodi per misurare e monitorare i livelli dei liquidi. Per i recipienti chiusi, gli operatori scelgono comunemente un trasmettitore di pressione differenziale. Si tratta di una tecnica collaudata, soprattutto quando lo strumento di misura non deve essere immerso nel fluido, come per i serbatoi che hanno un trituratore o che contengono sostanze aggressive. Tuttavia, se l’applicazione richiede un’elevata precisione, questo metodo di misura del livello si scontra presto con i suoi limiti.
Prima di analizzare il caso dell’utilizzo di due trasmettitori di processo interconnessi piuttosto che altre configurazioni o strumenti, diamo un’occhiata a quello che è un trasmettitore di pressione differenziale (ad esempio il modello WIKA DPT-20) e a come questo strumento di pressione misura i livelli di un liquido.
Cosa funzionano i trasmettitori di pressione differenziale
Figura1: in una tubazione, il trasmettitore di pressione differenziale misura la caduta di pressione (d) dal punto più alto (H) al punto più basso (L).
I trasmettitori di pressione differenziale sono stati originariamente progettati per l’uso in tubazioni per misurare la pressione prima e dopo che il fluido incontri un filtro, una pompa o un’altra interruzione del flusso. I trasmettitori di pressione differenziale standard sono dotati di due attacchi al processo disposti uno accanto all’altro per misurare la caduta di pressione (d) tra i punti più alti e più bassi (H e L, rispettivamente, in Figura 1). I classici trasmettitori di pressione differenziale possono anche misurare le portate.
Non passò molto tempo prima che ci si rendesse conto che le misure di pressione differenziale potevano essere utilizzate anche per determinare il livello del liquido
Misura di livello con un trasmettitore di pressione differenziale: vantaggi e sfide
Figura 2: trasmettitore di pressione differenziale configurato per la misura di livello all’interno di un serbatoio.
Un trasmettitore di pressione differenziale calcola il livello misurando la pressione differenziale tra la fase liquida e quella gassosa del fluido all’interno di un serbatoio chiuso. Per ottenere calcoli precisi, i fattori importanti includono:
- Geometria del serbatoio (orizzontale o verticale, forme di vari coperchi e fondi, ecc.)
- Densità specifica del fluido
- Pressione idrostatica
La distanza tra i punti H e L in un serbatoio è necessariamente molto più lunga che in una tubazione, il che richiede l’uso di tubi per superare tale distanza (Figura 2). Ma non basta un tubo di qualsiasi dimensione. Per misure accurate, questi piccoli tubi (capillari, in realtà) devono essere così sottili e limitati in volume in modo da trasmettere i fluidi senza alcune variazione di pressione.
Tuttavia, l’uso dei capillari crea una serie di sfide. All’interno di un sistema chiuso, la pressione di un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura. Questo è ciò che enuncia la nota legge di Gay-Lussac. Nelle tubazioni più grandi, un aumento della temperatura/pressione non avrà molto effetto sulle letture della pressione differenziale. Ma all’interno dei confini di un capillare, qualsiasi variazione di temperatura e, quindi, di pressione viene ingrandita. Le soluzioni di misura con questo tipo di attacco ai punti di misura sono sensibili alla temperatura. Nel peggiore dei casi, forti fluttuazioni potrebbero portare a falsi valori di misura.
Leggi la seconda parte di questo articolo: “Monitoraggio di livello con due trasmettitori da processo e misura di pressione differenziale“
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