Misura di livello idrostatica in recipienti e serbatoi aperti – calcolo dell’altezza di riempimento

La misura di livello tramite la pressione idrostatica è la soluzione più comune per la semplicità d’installazione e la facilità d’uso. Nell’utilizzo di un sensore per la misura di pressione idrostatica per la misura delle variazioni del livello è comunque essenziale calcolare correttamente l’altezza di riempimento di un serbatoio a partire dalla misura di pressione (pressione idrostatica), allo scopo di ottenere misure accurate.

Com’è quindi possibile calcolare l’altezza di riempimento di un recipiente aperto, un bacino o un pozzo profondo? E qual è la relazione tra il livello di riempimento dei liquidi e la lettura di pressione (pressione idrostatica)?

Nel mio ultimo post, ho introdotto l’argomento “Come funziona la misura idrostatica di livello?“.

La pressione idrostatica è usata per determinare il livello attraverso la misura della colonna di liquido ed è direttamente proporzionale all’altezza di riempimento, al peso specifico del fluido e alla forza di gravità.

Sotto l’influenza della gravità, la pressione idrostatica cresce all’aumentare dell’altezza della colonna di liquido e quindi con l’altezza di riempimento del serbatoio.

Il livello è quindi calcolato con la formula: h = p / (ρ * g)

p = pressione idrostatica [bar relativi]

ρ = peso specifico del fluido [kg/m³]

g = forza o accelerazione gravitazionale [m/s²]

h = altezza della colonna di liquido [m]

Per altri calcoli con diverse unità di misura della pressione, qui puoi trovare un utile  “Convertitore”

Regola empirica – Acqua:                h = 1 bar relativo / (1000 kg/m³ * ~ 10 m/s²) = 10 m

Per l’acqua è possibile adottare la regola approssimativa che alla pressione di 1 bar corrisponde un livello di 10 metri.

Questa regola può essere usata per la selezione del campo di misura della sonda di livello immergibile o del sensore di pressione. Con la misura di livello come variabile controllata, un calcolo più preciso dovrebbe comunque essere effettuato, che tenga conto dell’influenza della temperatura sulla densità e della forza di gravità.

Il peso specifico di un fluido può essere molto diverso da quello dell’acqua e quindi questa regola deve essere applicata solo per fluidi con densità simile all’acqua. Ad esempio, a parità di livello, la pressione idrostatica del diesel è molto più bassa di quella dell’acqua.

Esempio –  Diesel:  h = 0.82 bar relativi / (820 kg/m³ * ~ 10 m/s²) = 10 m

Questa differenza di densità può provocare un errore di misura del 22%.

Nella misura di livello idrostatica in bacini e recipienti aperti, avviene un’equalizzazione di pressione tra il gas sovrastante il liquido e l’aria dell’ambiente esterno. La pressione di questa miscela di gas/aria non deve essere inclusa nel calcolo del livello. Con l’uso di sonde immergibili di livello come il modello WIKA LH-20, il tubicino di compensazione all’interno del cavo compensa automaticamente le variazioni della pressione ambientale fornendo una misura di livello corretta.

Nel prossimo post, v’illustrerò il calcolo dell’altezza di riempimento in recipienti e serbatoi chiusi, chiarendo l’effetto del gas interno sulla misura di livello. WIKA offre diverse soluzioni per la misura di livello idrostatica.

Il vostro contatto di riferimento vi assisterà nella scelta del sensore più adatto per la vostra applicazione.