La misurazione della pressione idrostatica è uno dei metodi più affidabili e semplici per il monitoraggio del livello di riempimento nei serbatoi contenenti liquidi. Di seguito spieghiamo come funziona il monitoraggio del livello idrostatico e di cosa devono tener conto gli utenti.
Durante il monitoraggio del livello di riempimento idrostatico viene misurata l’altezza di riempimento di un liquido in un contenitore. In questo caso viene misurata la forza peso che agisce sul trasmettitore di pressione installato sul fondo del contenitore. In questo contesto la forza peso viene denominata colonna di liquido: cresce in modo proporzionale all’altezza di riempimento e funge da pressione idrostatica sullo strumento di misura. Durante il monitoraggio del livello di riempimento idrostatico bisogna sempre considerare la forza di gravità specifica del liquido. L’altezza di riempimento si calcola, dunque, con la seguente formula:
h = p/sg
In questa formula h sta per altezza di riempimento, p per pressione idrostatica sul fondo del serbatoio e sg per la specifica gravità del liquido.
Nel monitoraggio del livello di riempimento idrostatico la quantità del liquido non ha alcuna importanza, poiché conta soltanto l’altezza di riempimento. Questo significa che la pressione idrostatica è la stessa in un serbatoio contenente 200 litri di liquido che si restringe verso il fondo e in un serbatoio dritto contenente 150 litri di liquido, a patto che il liquido e l’altezza di riempimento siano identici (ad es. tre metri).
L’applicazione più facile della misurazione della pressione idrostatica è quando si ha come liquido l’acqua, dal momento che la sua gravità specifica può essere trascurata. Quando si tratta di un liquido diverso dall’acqua il trasmettitore di pressione deve essere riparametrato di conseguenza per poter compensare la gravità specifica del liquido. Una volta fatto questo, il livello di riempimento può essere rilevato,come nel caso dell’acqua, sul fondo del serbatoio attraverso la pressione idrostatica. Più complicato è quando si utilizzano diversi liquidi in un unico serbatoio, in quanto bisogna misurare non solo la pressione idrostatica sul fondo del serbatoio, ma contemporaneamente anche la gravità specifica di ciascun liquido. In questo articolo tralasciamo quest’ultimo caso e prendiamo in considerazione la misurazione della pressione idrostatica sia nei serbatoi chiusi che in quelli aperti.
La misurazione del livello idrostatico nei serbatoi aperti e chiusi
Nei serbatoi aperti non importa se il serbatoio si trova al di sopra del terreno o se è sotterrato, purché disponga di una apertura che permette una pressione atmosferica equilibrata all’interno e all’esterno del serbatoio. La misura della pressione idrostatica può avvenire sul fondo del serbatoio senza ulteriori aggiustamenti. Nel caso in cui non fosse possibile eseguire la misura sul fondo del serbatoio, il livello di riempimento può essere rilevato anche mediante una sonda ad immersione che, dall’alto, viene inserita nel serbatoio attraverso un cavo.
Nei serbatoi chiusi solitamente si verificano delle pressioni di gas maggiori rispetto all’atmosfera circostante. Lo strato di gas che si trova sopra il liquido fa aumentare la pressione sul liquido stesso. Così facendo, il liquido defluisce più velocemente e si verificano meno perdite dovute all’evaporazione. I serbatoi sigillati dall’aria ambientale sono, dunque, spesso utilizzati nell’industria petrolifera e chimica. Tuttavia, lo strato di gas che preme sul liquido agisce indirettamente anche sul trasmettitore di pressione sul fondo del serbatoio e deve pertanto essere preso in considerazione per poter determinare il livello di riempimento corretto (attraverso l’aumento della pressione verrebbe altrimenti visualizzato un livello di riempimento più elevato di quello presente). Nei serbatoi chiusi, quindi, bisogna misurare due pressioni: la pressione del gas e la pressione sul fondo del serbatoio. La pressione idrostatica del liquido deriva dalla differenza della pressione del liquido misurata e dalla pressione misurata sul fondo. Questa differenza può essere poi convertita in un’indicazione del livello di riempimento del serbatoio. Per questo tipo di applicazione si utilizza normalmente un sensore di pressione differenziale.
Osservazioni finali
Per il monitoraggio del livello di riempimento idrostatico dei serbatoi bisogna sempre considerare due fattori: il tipo di liquido e il tipo di serbatoio. L’applicazione più semplice sarebbe il monitoraggio dei livelli dell’acqua in serbatoi aperti, in quanto con questo tipo di scenario non è necessario dover effettuare alcun tipo di aggiustamento. Quando, però, si tratta di un altro liquido, è necessario tener conto della gravità specifica del liquido. Inoltre, bisogna scegliere uno strumento di misurazione conforme alle caratteristiche del fluido. Mentre l’acciaio inossidabile può andar bene come materiale di rivestimento per la maggior parte dei fluidi, sostanze altamente corrosive possono richiedere altri materiali.
