Dal settore farmaceutico, ai materiali da costruzione e alimentare, in serbatoi e silos, piattaforme e sistemi di dosaggio, fino alle bilance da cucina e pesapersone il peso viene misurato ovunque. Nell’industria, la misura di livello nei serbatoi diventa particolarmente interessante. Esistono diversi metodi per misurare il peso o pesare: il livello di riempimento può essere determinato otticamente, idrostaticamente, tramite ultrasuoni, microonde e radar, meccanicamente, capacitivamente, tramite dissipazione del calore, spostamento e resistenza oppure, gravimetricamente.
Il termine “gravimetrico” deriva dal latino gravitas (gravità) e dal greco τὸ μέτρον (misura). Nella misura gravimetrica, il peso della massa è combinato con la forza peso per ottenere un valore significativo e il livello di riempimento viene quindi determinato pesando i serbatoi (il livello di riempimento deriva dalla densità del fluido e dalla geometria del serbatoio). Questo rende la misura gravimetrica di livello una parte integrante della tecnologia di pesatura.
La misura di livello gravimetrica è particolarmente adatta quando si possono verificare distribuzioni non uniformi all’interno dei serbatoi.
Misura gravimetrica del livello: vantaggi
Questa tipologia di misura offre numerosi vantaggi. Uno dei più significativi è che i trasduttori di forza utilizzati per la misura gravimetrica sono posizionati all’esterno del serbatoio, evitando il contatto diretto con il prodotto. Inoltre, non è necessario aprire o modificare i serbatoi, eliminando il rischio di contaminazione e semplificando la pulizia. È possibile ottenere misure estremamente precise: un errore di linearità relativa dello 0,02% del carico nominale non è raro. Ciò consente anche di effettuare dosaggi accurati, ad esempio per il confezionamento di alimenti, garantendo che la quantità specificata venga rispettata.
Un altro vantaggio è che il prodotto non influenza la misura. Il riempimento può essere determinato gravimetricamente per qualsiasi contenuto: solidi, liquidi, sostanze viscose, schiumose e persino contenuti tossici o aggressivi. Inoltre, la misura non viene falsata dalla presenza di vuoti o distribuzioni irregolari all’interno del silo o del serbatoio, poiché viene pesato l’intero contenuto.
Inoltre, i moduli di montaggio adeguati non solo garantiscono che la forza peso venga trasmessa correttamente ai trasduttori, ma semplificano anche l’installazione. I moduli e i trasduttori di forza hanno un’altezza ridotta e un piccolo volume d’installazione. Tuttavia, se i serbatoi sono già installati in modo permanente l’installazione può essere problematica e richiedere un grande sforzo. In tal caso, è consigliabile fissare i trasduttori di deformazione ai supporti. Questi trasduttori determinano la compressione dei supporti causata dal peso del contenuto, consentendo di pesare gravimetricamente anche serbatoi non mobili.
Misura gravimetrica del livello di riempimento: svantaggi
Gli svantaggi della misura gravimetrica del livello di riempimento dipendono dall’applicazione. Infatti, i risultati possono essere distorti principalmente quando non si riesce a evitare deviazioni di forza. Idealmente, il serbatoio dovrebbe essere meccanicamente disaccoppiato. Tuttavia, nella pratica può succedere che, ad esempio, siano necessari rinforzi strutturali, la cui influenza dipende dalla loro capacità di supporto. Problemi simili possono verificarsi se la misura è influenzata da un peso di supporto elevato. Più il peso del serbatoio è basso rispetto al prodotto, più la misura gravimetrica è accurata. Infine, serbatoi esterni autoportanti possono essere influenzati da fattori naturali, come il vento o la neve, che possono alterare significativamente il peso.
Trasduttori di forza tipici per la pesatura dei serbatoi
Le celle di carico a single point sono comunemente utilizzate per le bilance. Offrono un costo contenuto e un’elevata precisione, oltre a garantire una misura affidabile del peso, indipendentemente dalla posizione sulla piattaforma. Per un’ottimale introduzione della forza, sotto serbatoi, silos o contenitori montati su supporti vengono generalmente installati celle di carico a flessione o a taglio con i relativi moduli di pesatura. Per determinare il carico nominale di questi trasduttori, si divide il peso totale del serbatoio per il numero di supporti. Se il carico nominale supera le 10 t, è possibile passare a trasduttori di forza a compressione, con una capacità massima che arriva fino a 300 t. Con quattro supporti, è possibile pesare serbatoi fino a 1.200 t con la massima precisione. In alternativa, è possibile sospendere i serbatoi a trasduttori di forza del tipo a S, come ad esempio il modello F2802, o dotarli di estensimetri (trasduttori di deformazione).
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