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Cos’è il manometro: funzionamento, tipologie e applicazioni

Il manometro è uno strumento utilizzato per misurare la pressione di fluidi e gas all’interno di un sistema chiuso. I manometri industriali sono fondamentali per il monitoraggio e la sicurezza degli impianti, permettendo di controllare che la pressione rimanga entro limiti di funzionamento corretti.

Questi strumenti sono impiegati in numerosi settori, tra cui industria chimica, impiantistica, oleodinamica, aria compressa e sistemi di distribuzione gas.

Ci sono diverse tipologie di strumenti in base alla tecnologia, alle pressioni e quello che dobbiamo misurare.

Un po’ di storia

Nel 1644 Evangelista Torricelli concepì il principio del barometro, costruendo quello che ora è chiamato tubo di Torricelli e individuando il vuoto torricelliano. Torricelli e Viviani dimostrarono che il vuoto può esistere in natura e che l’aria ha un peso. L’unità preferita dalle norme europee è il bar, per i paesi con sistema metrico e psi per quelli anglosassoni. Un'unità di misura della pressione è stata chiamata torr in suo onore, mentre l'unità di misura del Sistema Internazionale è il Pa in onore di un altro illustre fisico Pascal che approfondi e migliorò la teoria della pressione atmosferica descritta da Torricelli. La parola barometro coniata da Boyle nel 1667 è oggi quasi sempre associata al nome di Torricelli che risulta quindi fra i più celebri scienziati italiani nel mondo. Eugène Bourdon (Parigi, 8 aprile 1808 – Parigi, 29 settembre 1884) è stato un ingegnere e orologiaio francese. Nel 1849 inventò il manometro Bourdon, uno strumento di misura della pressione tuttora in uso. Il manometro Bourdon, all'epoca, poteva misurare pressioni anche di centinaia di atmosfere, cosa impensabile fino ad allora, e la sua introduzione ha dato un notevole contributo alla sicurezza dei generatori di vapore. Per sfruttare il brevetto fondò la società Bourdon Sedeme.

A cosa serve un manometro

La pressione è uno dei parametri fondamentali nei processi industriali. I manometri industriali permettono di controllare e regolare il funzionamento di impianti e macchinari, evitando anomalie operative.

Sicurezza degli impianti. Il monitoraggio della pressione è essenziale per prevenire sovrapressioni che potrebbero causare danni o situazioni pericolose, per verificare che gli impianti siano in pressione (Esempio Antincendio) oppure per controllare che un macchinario sia in funzione (esempio compressori) oppure per verificare la corretta sigillatura di un circuito (Esempio impianti di condizionamento). Per questo motivo i manometri per impianti industriali sono componenti fondamentali nei sistemi di sicurezza.

Il controllo dei processi industriali; La pressione è spesso fondamentale per la corretta riuscita del prodotto che vogliamo realizzare, malte cementizie, paste alimentari, collanti eccetera eccetera sono legati alla pressione. La riuscita del prodotto è vincolata alla gestione della pressione, parametro fondamentale nei processi produttivi industriali:

Applicazioni

I manometri industriali vengono utilizzati in numerosi ambiti:

• aria compressa (link https://www.bart-e.com/it/manometri/cassa-metallica.php)
• impianti idraulici (link https://www.bart-e.com/it/manometri/a-bagno-glicerina.php)
• impianti gas (Link https://www.bart-e.com/it/manometri/capsula.php)
• industria chimica (Link https://www.bart-e.com/it/manometri/tutto-inox-atex.php)
• industria alimentare (Link https://www.bart-e.com/it/manometri/separatori.php)
• impianti energetici (Link https://www.bart-e.com/it/manometri/digitali.php)

Come funziona un manometro

Il funzionamento di un manometro si basa sulla trasformazione della pressione del fluido in movimento meccanico o segnale elettronico.

Nei manometri industriali più diffusi la pressione agisce su un elemento elastico (come un tubo Bourdon o una membrana) che si deforma proporzionalmente alla pressione applicata.

Il movimento generato dalla deformazione viene trasmesso a una lancetta tramite un movimento ad orologeria o cremagliera che indica il valore della pressione su una scala graduata.

Tipologie di manometri

Le diverse tipologie di manometri sono progettate per adattarsi a specifiche condizioni di utilizzo e campi di pressione.

Manometri a tubo Bourdon

I manometri a tubo Bourdon sono i più diffusi tra i manometri industriali. Caratteristiche:

• ampia gamma di pressione
• robustezza
• grande affidabilità

Sono caratterizzati da una molla piegata a C o elicoidale che, sottoposta a pressione, tende a raddrizzarsi. Il movimento ad orologeria traduce questo allungamento in un movimento dell’indice sul quadrante. Sono utilizzati nella maggior parte degli impianti industriali e nelle applicazioni tecniche.

Questa tipologia è la più diffusa per la loro robustezza, la velocità di lettura, la sicurezza e l’ampia gamma di scale selezionabili. Possono essere costituiti da diversi materiali per impieghi a contatto con diverse sostanze (Vedasi tabella compatibilità chimica) e possono essere accessoriati con separatori, contatti elettrici, indici di riferimento, diversi tipi di connessione (Vedi tabella filettature) e così via. Possono anche essere riempiti con del liquido ammortizzante (solitamente glicerina) che evita la “scomparsa” della lancetta dovuta alle vibrazioni e preserva da continui sbalzi di pressione e colpi d’ariete.

Manometri a membrana

I manometri a membrana sono utilizzati quando è necessario misurare basse pressioni o quando il fluido può essere aggressivo o contaminato. Applicazioni tipiche:

• industria chimica
• impianti di filtrazione
• sistemi di vuoto

Sono manometri il cui movimento è una cremagliera direttamente collegata ad una membrana. Non hanno un’ampia gamma di pressioni, ma sono molto utilizzati nelle basse pressioni, anche in presenza di glicerina o contatti elettrici e dove si vuole separare il processo dalle parti interne del manometro.

Spesso vengono realizzati in materiale anti corrosivo, diventando quindi manometri inox adatti ad ambienti corrosivi. (vedi link https://www.bart-e.com/it/manometri/membrana.php)

Manometri a capsula

Sono utilizzate per le basse pressioni. Solitamente per gas metano, ventilazione, aspirazione aperta.

In questo caso le due membrane sono collegate tra di loro creando un piccolo “polmone” che di gonfia e/o sgonfia. Questa dilatazione viene tradotta da un movimento in una rotazione della lancetta sul quadrante.

Manometri a colonna liquida

I manometri a colonna liquida vengono utilizzati per misure molto precise, principalmente in:

• laboratori
• tarature
• applicazioni scientifiche

Ormai poco utilizzati risultano ancora comunque tra gli strumenti più affidabili per la loro semplicità. Sono costituiti da un tubo (di solito trasparente) curvato a U e riempito di un liquido. Un'estremità del tubo è lasciata aperta all'atmosfera, mentre l'altra è in collegamento diretto con il processo da misurare. L’altezza del liquido darà la pressione in colonna evidenziata su una scala graduata. Vedi anche tabella di conversione.

Vedi scheda nostro prodotto https://www.bart-e.com/it/manometri/particolari/Metal-U-manometer.php

Manometri digitali

I manometri digitali utilizzano sensori elettronici di pressione e offrono:

• lettura su display
• elevata precisione
• possibilità di registrazione dei dati

Sono sempre più utilizzati nei sistemi di controllo moderni per la loro versatilità e possibilità di applicare funzioni e controlli automatici. Le loro funzionalità possono essere trasferite e collegate a software di gestione dei processi. (vedi link https://www.bart-e.com/it/manometri/digitali.php)

Manometri a glicerina

I manometri Bourdon e a membrana possono essere riempiti di glicerina. La glicerina è un olio vegetale che funge come “ammortizzatore” del movimento e della lancetta. I manometri a glicerina (vedi link https://www.bart-e.com/it/manometri/a-bagno-glicerina.php) possono essere riempiti anche con olio siliconico che meglio si adatta alle temperature estreme.

Il riempimento in olio permette di:

• ridurre le vibrazioni della lancetta
• migliorare la stabilità della lettura
• proteggere il meccanismo interno

Per questo motivo sono molto utilizzati in ambienti industriali con vibrazioni, come:

• compressori
• pompe
• impianti oleodinamici

Accessori

Ai manometri possono essere applicati dei contatti elettrici oppure dei separatori di flusso per evitare che il processo entri all’interno dell’elemento elastico che perderebbe la sua funzione.
Inoltre possono essere applicati dei rubinetti per escludere il manometro e proteggerlo e/o serpentine per allontanarlo da fonti di calore (VEDI link https://www.bart-e.com/it/manometri/porta-manometri.php)

Componenti di un manometro

Un manometro industriale è composto da diversi elementi fondamentali.

La cassa: Protegge i componenti interni. Può essere ABS, metallica o Inox. Solitamente la cassa inox prevede la tenuta stagna, per esterno o ambienti aggressivi.

L’elemento elastico: che come abbiamo visto può essere un tubo Bourdon, un tubo elicoidale, una membrana, una capsula che trasforma la pressione in movimento meccanico.

Il movimento: che traduce il movimento meccanico lineare in un movimento circolare.

Il quadrante: che è la superficie graduata su cui viene indicata la pressione.

La lancetta: che indica il valore della pressione sulla scala.

L’attacco: che può essere filettato, flangiato, clamp e permette il collegamento del manometro all’impianto o alla tubazione.

Come scegliere il manometro corretto

La scelta del manometro corretto dipende da diversi fattori. Quali domande mi devo fare?

La prima è il campo di misura. In generale i manometri non devono superare il 75% del valore di fondo scala con pressioni statiche e il 60% del fondo scala per le pressioni pulsanti.

Seconda è l’ambiente di utilizzo. Per ambienti aggressivi o industrie chimiche si utilizzano manometri inox così come per industria farmaceutica e industria alimentare. Per tutti gli altri l’ottone può andare bene.

Terza, come lo collego alla pressione? L’attacco solitamente è filettato da 1/8” ¼” 3/8” che sta diventando obsoleto, da ½”, ma possono essere anche flangiati, e clamp. Inoltre dove la voglio la connessione. Se mi va bene sotto è radiale, dietro è posteriore, se lo voglio fissare su un pannello ho due possibilità con la flangia a tre fori il cui vantaggio è applicazione frontale senza dover accedere al retro del pannello o la staffa che ha un’estetica migliore, occupa meno spazio ma è montabile solo dal retro del pannello.

Quarta domanda la grandezza. Da valutare in base, chiaramente all’ingombro che ho a disposizione, e alla distanza dall’operatore. Il diametro del quadrante influisce sulla leggibilità dello strumento. Se è piccolo occupa poco posto se è grande lo vedo meglio.

I diametri sono 25, 40, 63, 80 che sta diventando obsoleto, 100, 150, 200, 250. Esisteva un 125/130 ma è obsoleto.

In caso di vibrazioni o shock meccanici è meglio utilizzare manometri in glicerina.

Nota in relazione alla dimensione. Avere un manometro grande perché è distante con il riempimento di glicerina non ha molto senso, se è distante posso metterlo anche distante dalle vibrazioni.

Come leggere un manometro

Il quadrante presenta una scala graduata che indica la pressione. La tolleranza della lettura dipende dalla classe di precisione e dal tipo di lancetta. Nei manometri di precisione, i manometri campione primari, la lancetta è a taglio ed il quadrante con lo specchio antiparallasse agevola la miglior lettura possibile.

La maggior parte dei manometri misurano la pressione relativa, la pressione creata all’interno di un circuito chiuso senza considerare la pressione atmosferica.

Se si vuole considerare la pressione atmosferica si parla di Manometro assoluto che, a riposo, parte da 1 (+- la pressione atmosferica) e dove 0 (zero) è il vuoto assoluto che può essere misurato con manometri specifici (vedi Link https://www.bart-e.com/it/manometri/particolari/assoluto.php).

Le unità più comuni sono BAR (citata come preferita dalla norma EN 837) per i paesi con sistema metrico decimale e PSI per i paesi anglosassoni. Il Pa ha provato a prendere piede dall’istituzione del sistema internazionale del 1960 ma essendo molto piccolo ha trovato poco spazio se non ne suoi multipli.

Normative e standard dei manometri

I manometri industriali devono rispettare specifici standard tecnici e sono citati in diverse norme.

La norma EN 837 è quella preposta alla definizione dei requisiti tecnici dei manometri meccanici, tra cui:

• caratteristiche costruttive
• sicurezza
• classi di precisione
• i campi di misura

La classe di precisione indica tolleranza rispetto alla pressione di riferimento espressa in percentuale riferita al valore di fondo scala (o dell’ampiezza totale). Il risultato è l’errore massimo ammesso.

Applicazioni industriali dei manometri

Manometri per aria compressa

Utilizzati nei compressori e nelle reti pneumatiche per controllare la pressione dell’aria.

Link https://www.bart-e.com/it/manometri/cassa-metallica.php

Manometri per impianti idraulici

Impiegati per monitorare la pressione dell’acqua o di altri fluidi nei circuiti idraulici.

Link https://www.bart-e.com/it/manometri/a-bagno-glicerina.php

Manometri per gas

Utilizzati nei sistemi di distribuzione e stoccaggio dei gas tecnici e industriali.

Link https://www.bart-e.com/it/manometri/capsula.php

Manometri per industria chimica

In ambienti chimici vengono spesso utilizzati manometri inox o strumenti con separatore per resistere a fluidi corrosivi.

Link https://www.bart-e.com/it/manometri/tutto-inox-atex.php

Manometri digitali

Alta precisione e versatilità.

Link https://www.bart-e.com/it/manometri/digitali.php

Registratori di pressione

Manometri per registrare la pressione nel tempo.

Link https://www.bart-e.com/it/manometri/registratori.php

Domande frequenti sui manometri

Che differenza c'è tra manometro e barometro

Il manometro misura la pressione di un fluido in un sistema chiuso, mentre il barometro o manometro assoluto misura la pressione atmosferica.

Come si calibra un manometro

La calibrazione avviene confrontando lo strumento con un campione di riferimento certificato. Questo controllo può essere fatto da un laboratorio ACCREDIA (LAT) oppure da noi con riferibilità Accredia.

Quando lo devo cambiare

I manometri industriali devono essere verificati periodicamente e sostituiti se la precisione non rientra più nelle tolleranze previste.

Ogni quanto lo devo controllare

Decidetelo voi!

Le norma ISO 9001 dice [...] Quando il monitoraggio o la misurazione sono utilizzati per verificare la conformità dei prodotti e servizi ai requisiti, l'organizzazione deve determinare e mettere a disposizione le risorse necessarie per assicurare risultati validi e affidabili [...].

Nel caso di un certificato di taratura la frequenza è intesa come valutazione del rischio che questo strumento non sia più affidabile. La sua verifica e il suo monitoraggio dev'essere riportato nelle procedure di ogni azienda (organizzazione).

Due esempi estremi: il manometro è su un furgone/officina, controlla impianti e attrezzature ogni giorno, con operatori diversi la sua integrità è quotidianamente a rischio. La sua verifica dovrebbe essere molto frequente.

Un altro compra uno strumento perché in caso di necessità deve poter dimostrare che l'impianto o l'attrezzatura è efficace. Non lo usa mai. In questo caso può essere controllato di rado. La moda è 1 volta all'anno, come gli audit degli enti certificatori.

Quali certificati posso chiedere

Parlando di certificati si apre un mondo. La conformità alle norme tecniche è la base e lo trovate gratuitamente nella scheda articolo (qui un esempio link https://www.bart-e.com/it/download/Dichiarazione_CE_Manometri_150.pdf). Se la volete con il vostro rifermento ordine, codice articolo dev’essere richiesta come limite ultimo in fase d’ordine. Meglio chiedere tutte le certificazioni che volete in fase di offerta: alcune possono essere a pagamento altre non sono all’interno dei regolamenti che seguiamo noi.

Perché si usa il bar?

Nonostante il Sistema Interazionale usi il pascal, nella pratica tecnica (impianti, manometri, oleodinamica, pneumatica) si usa quasi sempre il bar. La ragione è molto semplice: il pascal è troppo piccolo.
Il rapporto è multiplo esatto di 10 (1 bar = 100.000 Pa oppure 10 Mpa). Esempio tipico: pressione atmosferica ≈ 101 325 Pa Scriverlo in pascal è poco pratico. Con il bar diventa: pressione atmosferica ≈ 1,013 bar Molto più semplice da leggere su strumenti e schemi.
Nella strumentazione industriale il bar è perfetto per le scale di misura:
Acqua domestica tra 2 e 5 bar; Aria compressa tra 6-10 bar, Impianti idraulici tra 10 e 200 bar; In oleodinamica tra 200 e 400 bar.
Se si usassero i pascal la scala sarebbe meno leggibile su uno strumento.