Cos’è un manometro e come funziona

Un manometro è uno strumento in grado di misurare la differenza di pressione tra due fluidi (un gas o un liquido) o tra due punti diversi di un medesimo fluido.

Più precisamente, si chiama manometro il dispositivo che misura valori di pressione maggiori della pressione atmosferica; per misurare valori di pressione inferiori il termine più appropriato è vacuometro o vuotometro.

Il manometro può essere impiegato anche per valutare la velocità con cui scorre un flusso d’aria, grandezza determinata sempre da un dislivello di pressioni.

Gli ambiti che richiedono l’uso di un manometro sono prevalentemente di natura industriale o professionale, come risulta evidente analizzando il funzionamento dei vari tipi di manometri esistenti.

In linea di massima, un manometro industriale contiene un elemento sensibile che si deforma sollecitato dalla pressione del fluido di processo.

Può trattarsi dell’aumento del raggio di curvatura di un tubo ellittico al variare della pressione all’interno del tubo, della deformazione di una membrana proporzionale alla variazione tra la pressione applicata e quella atmosferica, della risposta piezoelettrica di un materiale specifico, ma malgrado la grande varietà di tipi di manometri esistenti, tutti misurano la differenza di pressione tra il fluido di processo e la pressione atmosferica nel punto di riferimento (in condizioni standard e al livello del mare la pressione atmosferica è circa 101 Pa).

La lettura della pressione misurata viene effettuata da una lancetta su un quadrante di 270 gradi (manometri analogici) o dalle cifre indicate dai cristalli liquidi di un display (manometri digitali).

Vediamo più in dettaglio i principali tipi di manometri.

Manometri ad U: sono costituiti da un tubo riempito con un liquido che si sposta per equilibrare la differenza di pressione. Il funzionamento è estremamente semplice, ma a scapito di una scarsa risoluzione.

Manometri Bourdon: costituiscono il tipo più impiegato, formato da un tubo ellittico che varia la sua curvatura sotto un aumento di pressione e provoca lo spostamento di una lancetta su un quadrante graduato. L’intervallo di misura della pressione può arrivare fino a 25 bar.

Manometri a membrana: l’elemento cardine è costituito dalla membrana che si deforma per effetto della differenza di pressione tra l’ambiente e l’atmosfera.

Manometri piezoelettrici: si basano sull’effetto piezoelettrico, ovvero la proprietà di alcuni materiali di generare elettricità in presenza di una differenza di pressione.

I manometri analogici sono i dispositivi professionali di misurazione della pressione più affidabili e strumenti meccanici di elevata precisione. Inoltre assicurano una lunga durata di funzionamento. Si basano sul manometro di Bourdon, e la lettura avviene tramite un indicatore a lancetta su un quadrante graduato in bar all’interno di una cassa metallica.

Tra i manometri analogici, quelli a riempimento di liquido, di solito glicerina o olio siliconico, offrono migliori prestazioni e una maggiore durata. Rispetto ai manometri a secco, i manometri a riempimento di liquido risentono in misura minore di vibrazioni meccaniche, picchi di pressione e umidità.

Il riempimento con liquido protegge i meccanismi dello strumento smorzando le vibrazioni del sistema, le pulsazioni e i picchi di pressione; inoltre, elimina la fluttuazione dell’indice.

La scelta del fluido di riempimento dipende in gran parte dalla temperatura ambiente. In generale, per temperature non inferiori a -20 ˚C si utilizza la glicerina, mentre l’olio siliconico rappresenta la soluzione più adatta per temperature molto basse, fino a -40 °C.

La misura della pressione nei manometri digitali è effettuata tramite sensori che trasformano un segnale meccanico in un segnale elettrico.

Esistono tre tipi principali di sensori:

• sensori piezoresistivi;
• sensori a film sottile;
• sensori a film spesso.

Tutti e tre i tipi sfruttano il collegamento a ponte di Wheaston di quattro resistori, in cui la pressione esercitata provoca una deformazione meccanica che a sua volta causa una variazione di conduttanza dei quattro resistori trasformando il segnale meccanico in un segnale di tipo elettrico.

I manometri differenziali vengono impiegati per la misura di pressioni differenziali, in applicazioni di misura in seguito a intasamento di filtri, perdite di carico e diminuzioni di portata.

L'elemento misuratore è costituito da una membrana su cui agiscono due pressioni diverse; la differenza tra le due pressioni determina lo spostamento risultante che viene trasmesso all'indice.

I manometri differenziali consentono di proteggere macchinari delicati e di diminuire gli interventi di manutenzione.

L'applicazione principale per i manometri differenziali è la misura della differenza di pressione tra l’ingresso e l’uscita di un filtro, per segnalare l’eventuale ostruzione del filtro rilevando una diminuzione della pressione.

La taratura di un manometro analogico o digitale è una procedura che viene effettuata da un laboratorio specializzato e accreditato che utilizza un software dedicato e rilascia un certificato di taratura.

Il sistema di taratura è formato da un generatore di pressione a cui vanno collegati il manometro campione (dispositivo di riferimento) e il manometro in taratura (dispositivo da tarare).

Durante la procedura di taratura si effettuano 10 misure di pressione, 5 incrementi e 5 diminuzioni, più ulteriori 2 punti a metà fondo scala per verificare la ripetibilità del dispositivo in esame.

Al termine della procedura, il software determina:

• L’errore di lettura assoluto;
• L’errore di lettura in %;
• L’incertezza in unità di pressione;
• L’incertezza senza le correzioni del dispositivo in taratura.

Il dispositivo in taratura può essere un manometro digitale oppure un manometro analogico o ad indice; in entrambi i casi i parametri da riportare sono:

• Il Fondo Scala del manometro in taratura o in alternativa una pressione intermedia sulla quale si intende effettuare la taratura;
• L’unità di misura, verificando che corrisponda all’unità di misura del manometro campione;
• La risoluzione.

Anche per il manometro campione vanno indicati il tipo (analogico o digitale), il fondo scala e l’unità di misura.

In questa guida hai scoperto i manometri e le loro caratteristiche, e quali sono le soluzioni e le applicazioni moderne per la misurazione della pressione di fluidi.

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