AS3_2025

Automazione e Strumentazione Aprile 2025 Speciale 63 STRUMENTI DI PROCESSO tivi, idrostatici, a ultrasuoni, magnetostrittivi, a pressione differenziale e radar. I livellostati a galleggiante utilizzano un oggetto con densità minore di quella del liquido da misu- rare, così da seguire lo stato di riempimento di un serbatoio, con pregi come semplicità e affi- dabilità. Invece, i sensori di livello capacitivi , in analogia a quanto accadrebbe con la distanza tra le superfici delle armature di un condensatore, misurano la variazione di capacità causata dal cambiamento di livello e sono adatti per liquidi e solidi granulari. Un’altra struttura molto semplice, ma adatta ad applicazioni dove il liquido è relativamente pulito, è quella dei sensori di livello idrostatici , che misurano la pressione esercitata dal liquido sulla base del serbatoio. Per la misura di livello a ultrasuoni , invece, si utilizzano soluzioni basate sulla riflessione di onde sonore, in modo da misurare la distanza del sensore dalla superficie del liquido; con grandi vantaggi per l’assenza di contatto e la possibilità di utilizzo in ambienti difficili. Il principio di misura dei sensori magnetostrit- tivi è quello di utilizzare un galleggiante magne- tico, che sia libero di muoversi lungo una guida. Il sistema magnetostrittivo offre alta precisione ed è particolarmente adatto per applicazioni dove sia richiesta una misura continua. Infine, la misura di livello a pressione differenziale è basata sul fatto di rilevare la differenza di pres- sione tra due punti del serbatoio, per applica- zioni dove è necessario monitorare il livello di liquidi in serbatoi pressurizzati. Innovazione dei radar La possibilità di misurare il livello con solu- zioni radar è una tecnologia avanzata e piutto- sto recente, che oggi è sempre più utilizzata per monitorare liquidi e solidi in serbatoi e conteni- tori, specialmente in condizioni molto difficili o in applicazioni impegnative. I sensori di livello radar utilizzano l’eco di onde elettromagneti- che per misurare la distanza del sensore dalla superficie del liquido e offrono alta precisione e affidabilità, anche in condizioni di temperatura e pressione elevate. Questa tecnologia presenta numerosi vantaggi rispetto a tecniche di misura più tradizionali, distinguendosi per precisione e affidabilità. In termini di principio di funzionamento, il sen- sore emette un segnale radar, di solito nello spettro delle microonde, che viene riflesso dalla superficie del materiale e il tempo impiegato dal segnale per tornare al sensore è proporzionale alla distanza, che può essere convertita in un valore di livello. L’alta precisione della tecnologia radar è ulterior- mente migliorata dai nuovi sistemi ad alta fre- quenza, come quelli che operano a 80 GHz, che consentono una focalizzazione molto precisa del segnale, riducendo al minimo le interferenze e migliorando la precisione della misura. L’affidabi- lità è un’altra importante caratteristica dei sensori radar, che sono insensibili alle variazioni di tem- peratura, pressione e densità del materiale. Anche la misura senza contatto è un ulteriore importante vantaggio dei radar, dove l’interazione avviene attraverso onde elettromagnetiche, prevenendo i malfunzionamenti causati dall’adesione dei fluidi o i danni provocati da organi meccanici in movi- mento, come gli agitatori presenti all’interno di alcuni serbatoi. Inoltre, i sensori radar portano la resistenza alle condizioni ambientali a livelli ancora più ele- vati: questi sensori sono resistenti allo sporco, possono operare nel vuoto e a pressioni estrema- mente elevate. Inoltre, i sensori radar compatti con frequenze nell’ordine delle decine di GHz e prossimi al cen- tinaio, cioè quelli sviluppati più di recente, gra- zie al fascio altamente collimato, possono offrire una misura ancora più precisa e affidabile. Que- sti sensori sono ideali per applicazioni in cui la sicurezza del processo di misura sia un fattore determinante, come nel trattamento delle acque, e dove precisione, resistenza e capacità di operare in condizioni difficili siano essenziali. Conclusioni La strumentazione di processo è stata oggetto di costanti miglioramenti, non solo nell’intelligenza imbarcata e nella connettività, che oggi sono gli aspetti più evidenti, ma anche nell’ambito della ricerca dei materiali, nello sviluppo di nuove fun- zionalità e nello studio sempre più approfondito dei principi fisici della misura. Attualmente, gran parte dei processi industriali possono essere resi più efficienti utilizzando appieno la misura precisa di variabili come temperatura, pressione, portata e livello. Ogni tipo di strumento ha le proprie carat- teristiche ed è adatto solo ad applicazioni speci- fiche, ma tutti possono contribuire a migliorare la sicurezza dei processi industriali e l’efficienza nell’impiego di risorse, energia e capitale.