Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: pressione dell'acqua...

Ciao a tutti,
vorrei realizzare un circuito elettronico capace di misurare il livello del 
liquido contenuto in un serbatoio alto 3 metri.
Non sono un fisico e quindi vengo a cercare aiuto a voi.
Se io prendo un tubo, da un lato lo chiudo e lo immergo nel serbatoio con il 
lato chiuso rivolto verso l'alto, mi aspetto che l'acqua cerchi di 
comprimere l'aria all'interno del tubo no?
Se io riesco a leggere la pressione all'interno del tubo posso relazionarla 
al livello del liquido... può funzionare?
Se è così mi mancano alcuni informazioni.
Se per esempio utilizzo un tubo con diametro interno 20 mm, che pressione 
avrò quando questi (alto 3 mt) sarà immerso in 3 mt di acqua?
In pratica mi servirebbe una relazione fra livello, diametro e pressione...
Ciao,
Alberto.
-- 
 


se non ti serve precisione estrema ogni 10 mt di altezza d'acqua è 1
atm circa 1 Kg/cmq, quindi 1/10 atm ogni metro d'acqua
etc. ,etc.....al fondo del serbatoio ci saranno circa 3/10 di atm

 ha scritto nel messaggio 
news:4bc3341d$0$815$4faf...@reader5.news.tin.it...

potresti più semplicemente cercare un manometro


ciao,
...io la pressione la misurerei immergengo il tubo nell'acqua...cos� come si 
farebbe con un bicchiere capovolto...
L'acqua fa da stantuffo da sotto verso l'aria che sta sopra..... vale 
ugualmente come dici tu?

 pressione...
densit�* acc. gravit� * altezza, il diametro del tubo � ovviamente 
irrilevante (fenomeno vasi comunicanti)
per es. nel caso di un tubo di 10 metri la pressione sul fondo � quella al 
pelo libero, cio� una atm, pi� un' altra atm = 2 atm 

 In pratica mi servirebbe una relazione fra livello, diametro e pressione...
Parliamo di un tubo metallico di lungheza L >= 3 m, aperto a un
estremita', e all'altra chiuso e collegato con un tubicino sottilissimo
a un qualsiasi manometro. La sezione S non ha importanza, basta sia
costante. Devi conoscere la densita' rho del liquido, e suppongo sia un
migliaio di volte quella dell'aria, per cui quest'ultima si puo'
trascurare. Mentre immergi il tubo dalla parte dell'estremita' aperta,
il liquido risale contrastato dalla pressione crescente dell'aria
intrappolata. Quando l'estremita' aperta del tubo tocca il fondo, la
pressione dell'aria intrappolata P (misurata dal manometro alla sommita'
del tubo), sommata alla pressione della colonna di liquido interno rho
H_int g, deve eguagliare la pressione della colonna di liquido esterno
rho H g sommata alla pressione atmosferica P_atm.
P + rho H_int g = rho H g + P_atm
*se la temperatura dell'aria non e' cambiata*, il volume dell'aria
contenuto internamente e' diminuito di (L - H_int)/L, e quindi la sua
pressione e' aumentata a
P = P_atm(L/(L - H_int))
Da questa, nota P, trovi H_int:
H_int = L (1 - P_atm/P)
e sostituendo nella precedente trovi H:
H = ( P - P_atm + rho g Hint) / (rho g),
Attenzione pero':
1 -  un normale manomentro segna di solito la *differenza* fra pressione
interne e pressione atmosferica; per cui, per trovare P, alla pressione
che leggi *somma* una atmosfera standard (101325 Pa).
2 - devi usare unita' di misura coerenti. Do' per scontato che le
altezze le misuri in metri. Se misuri rho in kg/m^3, devi misurare le
pressioni in pascal. Se misuri le pressioni in atmosfere, puoi usare le
tabelle del peso specifico e mettere al posto di rho g *un decimo* del
peso specifico; ma questi calcoli sono piuttosto approssimativi.
3 - la condizione che la temperatura dell'aria non cambi la ottieni
facilmente solo se aria e liquido sono inizialmente alla stessa
temperatura. Durante l'immersione del tubo, sopratutto se rapida,l'aria
si scalda, e parecchio (come in una pompa da bicicletta): la pressione
segnata dal barometro scende poi con il suo raffreddamento, ma quando P
si stabilizza a un minimo, l'aria si trova alla temperatura del liquido,
non alla sua precedente. E una differenza di 3 gradi porta a un errore
dell' 1% circa.
Inoltre, se il liquido e' molto volatile (benzina, alcool) i suoi vapori
si sommeranno ai gas presenti nell'aria compressa aumentando P; non
saprei ora quantificarti l'errore conseguente.
4 - se pensi di lasciare il tubo in sito per misurare un livello
variabile, tieni presente che in molti liquidi l'aria si scioglie e
quindi col tempo P diminuirebbe anche con livello liquido costante.
Inoltre, nel tempo, la temperatura del tutto puo' cambiare parecchio, 20
o 30°.
In quest'ultimo caso, io proverei piuttosto ad ancorare sul fondo, con
una reticella e quattro pesi, un palloncino *floscio*, collegato a un
manometro 4 metri piu' in alto da un tubicino sottile. Basta che il
volume del palloncino "quasi sgonfio" sia superiore a quello del tubo +
quello del manometro per evitare che collassi con meno di 10 m d'acqua.
Si ricava direttamente il livello del liquido sopra la reticella dalla
pressione letta, con la
P = rho H g.
Attenzione pero' alla porosita' del palloncino e sopratutto alle perdite
della giunzione.
(Avevo progettato un sistema cosi' per monitorare il livello del Timavo
sul fondo di una caverna, ma proprio per il timore di porosita' e
perdite non affrontammo la spesa. Magari, se il tuo e' un serbatoio di
gasolio o un tino, ci puoi provare :-)
-- 
TRu-TS

 ha scritto nel messaggionews:977c52cd-f7ae-45f3...@u34g2000yqu.googlegroups.com...

si vale, xò la parte gassosa sovrastante (aria) spingerebbe l'acqua
(sottostante) dipendentemente dalla temperatura ma se non
ti servono precisione va + ke bene...basta non ci siano variazioni di
temperature esagerate durante le misure

 al livello del liquido... può funzionare?
No. Il sensore piezoelettrico deve misurare la pressione sul fondo della
vasca e laggiu' va collocato.
Con il tuo sistema (se capisco bene) il sensore misurerebbe la pressione
al livello del menisco, che dipende (in modo complicato)  oltre che dal
livello del liquido nella vasca anche da altri fattori (quantita' d'aria
intrappolata nel tubo, temperatura dell'acqua ecc.).
Per salvare capra e cavoli, potresti munire il tuo tubo (appoggiato a 
fondo vasca) di una pompetta. Per eseguire la misura devi insufflare aria
nel tubo facendo salire la  pressione rilevata dal sensore fino al massimo 
valore possibile, che si verifica quando l'aria sfugge dal fondo dopo 
avere espulso completamente l'acqua dal tubo stesso; quando la lettura di
pressione si stabilizza sul massimo stai leggendo (con buona precisione) 
la pressione sul fondo, legata in modo semplice all'altezza del liquido.
L'idea mi sembra piuttosto macchinosa e quindi te ne cedo gratuitamente
il brevetto. Non e' piu' semplice collocare la sonda sul fondo?    ;-)
-- 
     Elio Proietti
     Valgioie (TO)

 liquido contenuto in un serbatoio alto 3 metri.
Ma il serbatoio si riempie completamente ? Se resta un volume "asciutto" 
potresti pensare ad un sensore di distanza  (laser ?) piazzato in alto 
  che dia la distanza dal livello del liquido.
Giorgio

   che dia la distanza dal livello del liquido.
O  a ultrasuoni.
Come costo però non credo conviene.

 il brevetto. Non e' piu' semplice collocare la sonda sul fondo?    ;-)
Già pensata ...
Nei serbatoi interrati di gasolio delle centrali termiche condominiali si
usa uno strumento del genere; costa poco ma va tarato impianto per impianto
....
        Rebrac

 quindi col tempo P diminuirebbe anche con livello liquido costante.
Quindi lo strumento andrebbe spesso ritarato.
Inoltre la lettura effettuata e' talmente "indiretta" da potere essere
utile all'utente solo se la sonda fosse interfacciata con  un computer, 
dotato di un programma di calcolo scritto da un fisico esperto come te.
Insomma, da un punto di vista teorico tutto si puo' fare, ma da un
punto di vista pratico l'idea dell'OP e' da buttare: mi pare che su
questa conclusione tu sia d'accordo con me.


 usa uno strumento del genere; costa poco ma va tarato impianto per impianto
Se l'unica richiesta e' quella di misurare l'altezza del liquido nella vasca
(e non il suo volume) direi che la taratura dipende solo dal peso specifico
del liquido nel serbatoio (acqua, gasolio ecc.) e non dall'impianto.
Inoltre, a differenza del progetto proposto dall'OP), non vi e' il fastidio
di dovere frequentemente ritarare il sistema di misurazione.


 del liquido nel serbatoio (acqua, gasolio ecc.) e non dall'impianto.
Hai ragione.
Ma, infatti,  per il serbatoio del gasolio mi serve più sapere che ho in
cisterna X litri che non Y cm di gasolio ....
La taratura consiste in questo.... livellare altezza e capacità (spesso
senza neanche sapere la forma e dimensioni del serbatoio).
    Rebrac

 il brevetto. Non e' piu' semplice collocare la sonda sul fondo? � �;-)
Per il capitolo "soluzioni macchinose" propongo un asta metallica con
un galleggiante forato che scorre sull'asta. Serve anche un filo dal
galleggiante alla base dell'asta, possibilmente con un rocchetto per
avvolgerlo quando il galleggiante � basso.
Il galleggiante chiude un circuito che comprende filo e il tratto di
asta sotto il galleggiante. Ho cosi realizzato un reostato, tramite
misura della resistenza   si deduce l'altezza.
Oppure: l'asta � di materiale isolante e internamente cava. Il
galleggiante muove una piastra metallica, mentre  alla base c'� un
altra piastra fissa. Si ha cosi un condensatore a distanza variabile
delle armature, si usa poi C=cost/d

 punto di vista pratico l'idea dell'OP e' da buttare
Beh, non proprio del tutto. Se l'OP ha in cantina un tubo metallico di
3-4 metri e un manometro abbastanza preciso di cui non sa che farsene;
ha facile accesso a una botola in cima al serbatoio; si plotta una volta
per tutte la curva P-H dalla formuletta; dopo aver infilato il tubo
verticalmente nel serbatoio (o aver aggiunto liquido) ha la pazienza di
aspettare qualche minuto perche' la pressione si stabilizzi al minimo; e
si accontenta di una precisione dell'ordine dei centimetri, direi che
puo' ottenere un misuratore di livello a basso costo.
Puo' anche tararlo usando il tubo come asta graduata :-)
Certo, il tuo metodo di pompare aria compressa nel tubo o il mio del
polmone ancorato sul fondo sono meno soggetti a errori, ma anche piu'
costosi.
-- 
TRu-TS

 del liquido contenuto in un serbatoio alto 3 metri.
Non riesci ad adattare un galleggiante tipo questo
http://www.oppo.it/materiali/valvole/valvola_e-flux.htm
per farlo funzionare come quelli che misurano il livello del carburante nei 
serbatoi delle auto?
Senza complicarsi inutilmente la vita con tubi a pressione? ;) 

    Se il serbatoio non è interrato e non ti serve una lettura a distanza 
potresti semplicemente impiegare un tubo trasparente verticale comunicante 
con il serbatoio e vedere il livello sul tubo.
    Per il metodo capacitivo dovresti impiegare due tubi metallici 
concentrici fissi e misurare la variazione di capacità al variare 
dell'altezza del liquido.
-- 
Gianluca 

...altra idea...
Il sensore di pressione lo metto all'interno di una campana (bicchiere 
capovolto), fissato nella parte alta.
Immergo la campana fino a fagli toccare il fondo.
L'acqua eserciterà una pressione sull'aria ? Il mio problema è che il 
sensore che ho non può venire a contatto con l'acqua...
Potrei anche separare acqua e aria con un palloncino?
(ovviamente invece del bicchiere/campana userei un cilindro 
d'acciaio...aperto sotto a mò di sonda...).
Che mi dite?
ciao