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Appunti di Misure Meccaniche & Termiche (canale A-L)

corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica (ordinamento ex270/04)

Facoltà di Ingegneria - Università degli studi di Roma “La Sapienza”

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viene applicata la pressione , occorre scongiurare il rischio che l’elemento elastico possa essere

P

sollecitato al punto da rimanere affetto da una . Tale circostanza si

deformazioni permanenti ε

p

avvera allorquando la pressione deforma l’elemento oltre il , provocando di fatto

limite di elasticità

una “alterazione permanente” alla risposta del trasduttore. Il guaio è che non sempre l’utente riesce

ad accorgesi del danno, infatti lo strumento apparentemente può continuare a funzionare, fornendo

indicazioni sulla pressione, anche ripetitive, che però non corrispondono più al corretto valore

numerico della P. I manometri metallici di qualità hanno tutti un valore di sovraccarico nominale

sufficientemente maggiore della portata massima. E’ comunque consigliabile sottoporre questi

trasduttori a verifiche e tarature periodiche.

Figura 14.10 LEZ #14 – pag. 7

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Un altra tipologia di manometri metallici sono le . Esse forniscono in uscita un

celle di pressione

segnale elettrico proporzionale alla deformazione di una “membrana metallica” opportunamente

configurata. Questi trasduttori sono costituiti da una “camera di pressione” (in genere cilindrica) a

pareti spesse che viene messa in comunicazione con il fluido in pressione. Una parete della camera

(in genere il fondo del cilindro) viene costruita “convenientemente” più sottile, in modo da

consentirne la deformazione controllata, proporzionale alla pressione. Questa “parete sottile”

costituisce la del manometro. La deformazione viene rilevata quasi sempre da

membrana

estensimetri elettrici a resistenza opportunamente configurati e disposti sulla membrana. Due

esempi relativi alle celle di pressione, con indicato il principio di funzionamento della membrana,

sono riportati qui sotto nella figura 14.11. Figura 14.11 LEZ #14 – pag. 8

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2) I sono basati sull’equilibrio tra le esercitate dal fluido

forze di pressione

manometri a liquido

alla pressione incognita e la di una colonna di liquido manometrico. L’equilibrio si attua

forza peso

dentro un opportuno condotto trasparente. I manometri a liquido sono strumenti semplici ed

, una volta graduati e tarati per bene, difficilmente vanno soggetti ad errori sistematici: o si

affidabili

rompono del tutto, o funzionano con la precisione iniziale. Alcuni esempi realizzativi di manometri

a liquido sono riportati qui sotto nella figura 14.12.

Figura 14.12

Il manometro a liquido più diffuso è certamente il . Esso è costituito da un semplice

barometro

tubicino rovesciato pieno di mercurio (fino ad una certa altezza) immerso alla base dentro una

vaschetta di mercurio a “cielo aperto” (in comunicazione con l’ambiente esterno). Con riferimento

alla stessa figura 14.12, il principio di funzionamento è fondato sull’equilibrio tra la forza peso

LEZ #14 – pag. 9

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nel capillare e la che insiste

della colonnina di mercurio forza peso esercitata dalla colonna d’aria

sulla superficie libera del mercurio nella vaschetta. Si intende per colonna d’aria quella che si eleva

per kilometri fino agli strati più esterni dell’atmosfera. Dalla meteorologia si conosce che tale forza

peso (pressione specifica, ovvero per unità di superficie) è influenzata da tutti gli eventi climatici ed

atmosferici che avvengono entro questa ideale colonna d’aria. La è fornita

curva di graduazione

ρ

=

dalla ben nota legge di Stevino: che, quando la pressione atmosferica è pari a

P gh P =

a

a 3

con la densità del mercurio pari a produce un’elevazione della

101325 Pascal ρ = 13600 kg/m

Hg

colonnina di mercurio nel capillare .

h = 760 mm

Si faccia bene attenzione a non confondere l’atmosfera fisica ( ) con l’atmosfera

1 Atm = 101325 Pa

2 -4 2

tecnica ( ). Per quanto piccola, la differenza numerica

1 Atm = 1kg /cm = 9.81N/10 m = 98100 Pa

f

tra le due definizioni di atmosfera può ingenerare problemi nel dimensionamento delle condotte in

pressione. Fortunatamente, oggi nel SI viene tollerato il che, essendo

bar = 100000 Pa

numericamente di valore intermedio tra le due definizioni di atmosfera, elimina la pericolosa

possibilità di equivoci.

Sempre con riferimento alla figura 14.12, la del manometro differenziale,

curva di graduazione

nella sua forma più generale, è la seguente: ρ ρ

P P

ρ ρ ρ = − +

+ = + + 1 2 2 1

b a h

ovvero

P ga P gb gh ρ ρ ρ

1 1 2 2 m g

m m m

ρ ρ ρ ρ

<< <<

e possono quasi sempre essere trascurati essendo e .

dove i contributi ρ ga ρ gb

1 2 1 m 2 m

P P =

1 2

Rimane quindi: formalmente del tutto identica a quella vista prima per il barometro.

h

ρ g

m

Talvolta, per aumentare la sensibilità vengono utilizzati “tubi graduati inclinati”, come indicato

ancora nell’esempio di figura 14.12. Si ottiene in tal modo un amplificazione dell’indicazione in

h

=

uscita, ovvero un aumento della dello strumento: la lettura risulta infatti

sensibilità l l ϑ

sen

dove è l’inclinazione del tubo graduato.

θ

3) i sono costituiti da un trasduttore, ovvero un elemento sensibile, che

manometri elettrici

trasforma direttamente la in un . Le forme e i principi di

forza di pressione segnale elettrico

funzionamento di questi manometri sono i più vari, come pure le .

caratteristiche metrologiche

Alcune realizzazioni pratiche sono riportate a titolo d’esempio qui sotto: una cella di pressione

piezoelettrica nella figura 14.13, un manometro a semiconduttore nella figura 14.14 e una cella di

pressione capacitiva nella figura 14.15. Figura 14.13 LEZ #14 – pag. 10

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Figura 14.14 LEZ #14 – pag. 11


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13

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1.54 MB

AUTORE

Atreyu

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE DISPENSA

Materiale didattico per il corso di Misure meccaniche e termiche del Prof. Zaccaria Del Prete, all'interno del quale sono affrontati i seguenti argomenti: misure di forza e misure di massa; la bilancia a piatti; bilancia analitica; il dinamometro; celle di carico, celle di carico idrauliche o pneumatiche; misure della pressione, manometri; manometro Bourdon; manometri a liquido; barometro; manometri elettrici.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria meccanica (LATINA, ROMA)
SSD:
A.A.: 2010-2011

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Misure meccaniche e termiche e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof Del Prete Zaccaria.

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