Alla scoperta dei sensori per la pressione atmosferica

La pressione è, insieme con la temperatura, è una delle grandezze fisiche che vengono misurate più di frequente in ambito industriale. Per la misurazione, però, è importante distinguere tra la pressione relativa, la pressione differenziale e la pressione assoluta: i sensori di pressione atmosferica si differenziano di conseguenza. Quando si parla di pressione assoluta si fa riferimento a un vuoto ideale, che corrisponde alla pressione zero: la pressione di riferimento è sempre più bassa rispetto alla pressione di misura. I trasmettitori di pressione assoluta si basano su un vuoto compreso all’interno dell’elemento del sensore come pressione di riferimento. I sensori di pressione assoluta sono utilizzati non solo per le applicazioni meteo, ma anche per la costruzione di sottovuoto e più in generale nell’industria di confezionamento. 

Che cos’è la pressione relativa

La pressione relativa, invece, non è altro che la pressione atmosferica, la quale viene indicata attraverso l’indice amb: in pratica è la pressione in azione tramite lo strato di aria da cui è avvolto il nostro pianeta. Un sensore di pressione relativa si differenzia da un sensore di pressione assoluta perché il suo lato secondario è aperto: una configurazione specifica per fare in modo che la pressione atmosferica possa essere compensata. La pressione atmosferica si riduce in maniera costante fino a 500 chilometri di altezza: da questo punto in poi, infatti, subentra la pressione assoluta. La pressione atmosferica a livello del mare è pari più o meno a 1013 mbar, con oscillazioni di circa il 5% ad alte e basse pressioni. La pressione relativa viene denominata anche sovrapressione: essa è negativa se la pressione assoluta è inferiore alla pressione atmosferica (si parla, in questo caso, anche di sottopressione); è positiva, invece, se è la pressione atmosferica ad essere inferiore alla pressione assoluta. Per avere un esempio concreto di come si misura la pressione relativa si può fare riferimento alla pressione delle gomme di una macchina: nel momento in cui si applicano su uno pneumatico 2 bar di pressione relativa a pressione atmosferica di 1 bar, si ha a che fare con un valore di pressione assoluta pari a 3 bar.

Le caratteristiche della pressione differenziale

I sensori di pressione atmosferica possono essere utilizzati anche per la misurazione della pressione differenziale, che consiste semplicemente nella differenza di pressione fra due pressioni. I sensori di pressione differenziale, proprio per questa ragione, sono dotati di due connettori di pressione. La misura della pressione idrostatica all’interno dei serbatoi chiusi è un esempio tipico di applicazione della pressione differenziale e della sua misurazione.

Come funzionano i sensori di pressione atmosferica

Noti anche come trasduttori di pressione barometrica, i sensori di pressione atmosferica hanno lo scopo di consentire la misurazione dei cambiamenti di pressione atmosferica. Le applicazioni a cui possono essere destinati sono molteplici: si pensi, tra l’altro, ai palloni aerostatici ad alta quota, alle stazioni meteo o agli studi sugli effetti del vento, ma anche alla ri-certificazione degli altimetri degli aerei. Per la misurazione si effettua il confronto tra la pressione atmosferica e il vuoto dentro al sensore, che si trova dall’altra parte della membrana.

La misurazione della pressione idrostatica

Per verificare il livello di riempimento di un serbatoio che contiene liquidi al proprio interno si procede con la misurazione della pressione idrostatica, un metodo che ha come punti di forza sia la semplicità che l’affidabilità. Nel corso del monitoraggio, si procede con la misurazione dell’altezza di riempimento di un liquido all’interno di un contenitore e della forza peso che interessa il trasmettitore di pressione che si trova in fondo al contenitore stesso. Tale forza peso prende il nome di colonna di liquido: essa fa da pressione idrostatica rispetto allo strumento di misura e aumenta in maniera proporzionale all’altezza di riempimento. La forza di gravità del liquido è un fattore che deve essere sempre preso in considerazione nel corso del monitoraggio. Per calcolare l’altezza di riempimento è necessario dividere la pressione idrostatica sul fondo del serbatoio per la gravità del liquido. La quantità del liquido, invece, non è un valore rilevante, proprio perché importa unicamente l’altezza di riempimento. Il che vuol dire che in un serbatoio con 100 litri di liquido e in uno con 300 litri di liquido la pressione idrostatica può essere identica, sempre che siano uguali l’altezza di riempimento e il liquido. 

Differenze in base alla tipologia di liquido

Nel caso dell’acqua si può trascurare la gravità specifica del liquido, e di conseguenza essa offre la misurazione della pressione idrostatica più facile. Nel momento in cui, invece, si ha a che fare con un liquido differente, è necessario parametrare di nuovo il trasmettitore di pressione, così che la gravità specifica del liquido in questione possa essere compensata. Chiaramente se in un solo serbatoio ci sono più liquidi la misurazione si complica perché si deve misurare la gravità specifica di ognuno di essi.