I manometri sono strumenti utilizzati per misurare una quantità fisica chiamata pressione. La pressione è definita come il quoziente tra la componente perpendicolare della forza e l'area su cui agisce, essendo definita tramite la seguente equazione:
P = F / A
Dove P è la pressione e F è la forza perpendicolare all'area A. L'unità di pressione nel Sistema internazionale di unità è il pascal, abbreviato Pa. Poiché è una piccola unità per pressioni gestite frequentemente, multipli del pascal, come il chilo, il mega e il giga sono molto diffusi.
Per misurare la pressione sono stati realizzati una moltitudine di dispositivi, che possono essere raggruppati in una di queste categorie, secondo il principio fisico di cui si avvalgono:
La pressione è, insieme alla temperatura, una delle grandezze più misurate al mondo. Ciò è dovuto al fatto che i fluidi, siano essi gas o liquidi, esercitano una pressione sulle pareti dei contenitori che li contengono e sugli oggetti all'interno..
I manometri sono strumenti essenziali in diversi settori, i principali sono:
Negli studi sul clima, la misura della pressione è molto importante, poiché è un indicatore principale del clima: basse pressioni sono associate a piogge e temporali, mentre alte pressioni indicano cieli sereni.
D'altra parte, in tutti i processi industriali e metallurgici sono presenti numerosi fluidi che esercitano una pressione continua su tubi e recipienti, siano essi fermi o in movimento. Da qui la necessità di conoscerne il valore in ogni momento, al fine di regolare adeguatamente questi processi..
Un altro esempio molto noto è il controllo della potenza automobilistica, per la quale viene misurato il livello di compressione nei cilindri del motore, che è la pressione misurata quando il pistone è nel punto di minimo volume. Inoltre, i pneumatici devono essere riempiti a una pressione adeguata, che viene controllata con un manometro portatile progettato a tale scopo..
La pressione sanguigna o la pressione sanguigna è un'indicazione dello stato di salute generale delle persone ed è un esame di routine, che può essere facilmente eseguito con un dispositivo chiamato bracciale per la pressione sanguigna o monitor per la pressione del sangue.
Il manometro da utilizzare dipende dalla classe di pressione da misurare:
A seconda del tipo di pressione da misurare, sono stati progettati vari strumenti. Questi sono i principali:
I barometri misurano la pressione atmosferica. Esistono diversi tipi, a seconda del meccanismo del sensore.
Questo strumento è stato inventato dal fisico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647). Consiste in un tubo riempito di mercurio capovolto su un contenitore anch'esso riempito di mercurio e aperto all'atmosfera..
Capovolgendo il tubo, il mercurio scende, lasciando uno spazio in alto dove diventa quasi vuoto, ad eccezione di una piccola quantità di vapore di mercurio. Lì la pressione assoluta è abbastanza vicina a 0.
La forza esercitata dall'aria sulla parte esposta di mercurio e il peso della colonna di mercurio nel tubo sono bilanciati, poiché l'intero assieme è a riposo.
Ora, la forza dell'aria sulla superficie del mercurio viene esercitata attraverso la pressione, e questa a sua volta è correlata all'altezza della colonna di mercurio nel tubo, un valore vicino a 760 mm ed equivalente a 101325 Pa.
Questo barometro utilizza l'acqua al posto del mercurio, ma la colonna di liquido è più lunga, poiché l'acqua è più leggera: 10,3 m di altezza.
Questo dispositivo non utilizza liquido, ma una camera metallica parzialmente sottovuoto che si contrae o si espande a seconda della pressione a cui è sottoposto. La differenza di pressione viene trasmessa da una molla, il cui allungamento muove un'asta collegata all'indicatore del manometro. La pressione viene letta su un display dotato di scala.
Quando un sistema di registrazione di qualche tipo, come carta e inchiostro, o un display digitale viene aggiunto allo strumento, lo strumento è un barografo e consentono di visualizzare le variazioni della pressione atmosferica sotto forma di grafico, utile per la previsione del tempo.
I manometri di solito misurano la pressione relativa, sebbene a volte possano fornire letture assolute.
Viene utilizzato per misurare pressioni relative piccole e moderate. Il più semplice è costituito da un tubo di vetro o plastica a forma di U, riempito di fluido, come il mercurio, con uno dei rami sigillato o aperto all'atmosfera e l'altro collegato alla pressione da misurare..
Quando la pressione viene applicata a un'estremità, il mercurio sale sull'altro ramo fino a quando il peso della colonna bilancia la pressione all'estremità. La differenza tra il livello originale e il nuovo livello è proporzionale alla differenza di pressione tra i due punti.
Una variante del manometro a tubo a U è il manometro a tubo inclinato, che viene utilizzato per misurare piccole differenze di pressione.
Questo tipo di manometro trasferisce le variazioni di pressione su una scala graduata o quadrante, attraverso un qualche meccanismo. Può essere, ad esempio, la deformazione di una molla o di un tubo a forma di C o avvolto a spirale, che tende a raddrizzarsi quando viene applicata una pressione ad un'estremità oa piegarsi di più se diminuisce..
Il tubo si chiama Tubo Bourdon, da Eugene Bourdon, l'ingegnere francese che lo inventò nel 1849.
La deformazione del tubo muove un fermo provvisto di un sistema meccanico ad ingranaggi che converte il movimento lineare del tubo in uno di rotazione all'altra estremità, vi è collegato un ago indicatore che può essere spostato su un quadrante. La posizione della lancetta sulla scala graduata del quadrante indica il valore della pressione.
Fanno sì che una differenza di pressione provochi una variazione di una certa quantità elettrica come la resistenza, per esempio. Detta variazione può essere convertita in una corrente elettrica proporzionale alla differenza di pressione e la lettura viene effettuata su uno schermo digitale..
In un manometro di questo tipo, la deformazione elastica del sensore in materiale conduttivo produce una variazione della sua resistenza elettrica. La variazione della resistenza è correlata alla variazione della pressione. Allo stesso modo puoi variare la capacità in un condensatore o l'induttanza in un induttore.
Un altro tipo di sensore è di tipo piezoelettrico, come il quarzo o la tormalina, in cui una variazione di pressione su un cristallo di uno di questi minerali si traduce in una tensione.
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