489 12.6 Gli elementi di misura pressione, collegando l attacco a bassa pressione della cella di misura in alto, in corrispondenza della fase gassosa e tenendo presente che il gas di gorgogliamento potrebbe arrivare ad esercitare una sovrappressione sul liquido tale da falsare la misura. Non avendo componenti che richiedono alimentazione elettrica, sono indicati per aree a rischio di esplosione. Oltre ai problemi legati alla variazione di densità, già analizzati, i gorgogliatori possono essere soggetti a intasamento del tubo, specie se si opera in liquidi alquanto sporchi; in una certa misura sono però autopulenti, grazie al gas che esce continuamente e un breve periodo di erogazione del gas a più alta pressione può risolvere problemi di intasamento. Inoltre, la bontà del riduttore di pressione, che può arrivare a fluttuazioni anche del 10%, limita la precisione della misura. Si è già accennato a proposito dei sensori di pressione (§ 12.6.5) al principio di funzionamento dei condensatori elettrici: un dispositivo costituito da due armature metalliche (conduttive) separate da un dielettrico (isolante), capace di accumulare cariche elettriche, in base al potenziale applicato alle armature, alla geometria del sistema e alle caratteristiche del dielettrico; il rapporto tra carica accumulata e potenziale definisce la capacità elettrica o capacitanza. Per la misura del livello, un armatura metallica è costituita da una barra inserita nell apparecchiatura, l altra armatura è la parete dell apparecchiatura stessa. Il dielettrico è costituito dalla materia che separa le due armature. Nel nostro caso sarà o l aeriforme quando l apparecchiatura è vuota o il liquido (o anche il solido) quando è piena. Sicuramente cambierà la costante dielettrica, quindi la capacitanza, e si potrà risalire al livello. La costante dielettrica è una misura della polarizzabilità degli isolanti: è minima per il vuoto, è piccola per materiali apolari, come gli alcani, è elevata per materiali come l acqua, le cui molecole hanno un proprio momento dipolare. Ricordiamo che l acqua pura, al contrario delle soluzioni di elettroliti, è un isolante. Per poter confrontare i vari materiali, non si usa la costante assoluta ma la costante dielettrica relativa ( r) al vuoto che, in pratica, è detta semplicemente costante dielettrica , ovviamente, sempre maggiore dell unità. La costante dielettrica dell aria è prossima a quella del vuoto, in pratica vale 1; prossimi all unità i valori degli altri aeriformi. In Tab. 12.12 sono riportati i valori della costante dielettrica di alcuni materiali. Sensori di livello capacitivi Solidi liquidi materiale r materiale t, °c r Asfalto 2,7 Acqua 20 80,0 Bakelite 5,0 Acqua 100 48,0 Carbonato di calcio 9,1 Ammoniaca 33 22,4 Cellulosa 3,9 Butano 1 1,4 Nylon 6,6 3,1 8,3 Cherosene 21 1,8 Polietilene (LDPE) 2,1 2,6 Etanolo 25 24,3 PET 3,0 4,5 Glicole 20 41,2 Teflon® 2,0 Olio d oliva 20 3,1 Vetro 3,7 Olio minerale 27 2,1 Tab. 12.12 12a CAPITOLO_421-496.indd 489 Costante dielettrica relativa di alcuni materiali. 27/04/12 12.06
