Che cos'è la pressione atmosferica?
Gli esseri umani non possono vivere senza aria fresca. Il nostro corpo ha bisogno di ossigeno (O₂) per produrre energia. Senza ossigeno a sufficienza, ci sentiamo stanchi o abbiamo le vertigini e possiamo persino soffocare. Quando respiriamo, inspiriamo ossigeno ed espiriamo anidride carbonica (CO₂).
Quando molte persone si trovano in uno spazio chiuso, i livelli di CO₂ aumentano. La ventilazione o l'apporto di aria fresca possono ridurre l'accumulo di CO₂. Senza l'apporto di aria fresca, la CO₂ si accumula negli ambienti chiusi e può causare mal di testa, sonnolenza... o peggio. Un sistema di ventilazione garantisce un apporto sufficiente di aria fresca per eliminare la CO₂ e altri inquinanti.
Gli esseri umani non possono vivere senza aria fresca. Il nostro corpo ha bisogno di ossigeno (O₂) per produrre energia. Senza ossigeno a sufficienza, ci sentiamo stanchi o abbiamo le vertigini e possiamo persino soffocare. Quando respiriamo, inspiriamo ossigeno ed espiriamo anidride carbonica (CO₂).
Quando molte persone si trovano in uno spazio chiuso, i livelli di CO₂ aumentano. La ventilazione o l'apporto di aria fresca possono ridurre l'accumulo di CO₂. Senza l'apporto di aria fresca, la CO₂ si accumula negli ambienti chiusi e può causare mal di testa, sonnolenza... o peggio. Un sistema di ventilazione garantisce un apporto sufficiente di aria fresca per eliminare la CO₂ e altri inquinanti.
L'aria fresca è l'aria pulita dell'esterno che presenta un equilibrio naturale di gas ed è priva di livelli nocivi di inquinanti, fumo o accumuli di aria viziata (come nelle stanze chiuse). In prossimità del livello del mare, l'aria fresca è composta da:
- Azoto (N₂): ~ 78 %
- Ossigeno (O₂): ~ 21 %
- Argon e altri gas nobili: ~ 0,9 %
- Anidride carbonica (CO₂): ~ 0,04 %
- Vapore acqueo: variabile (0–4 %, a seconda dell'umidità)
L'aria è composta da minuscole particelle chiamate “molecole”. Ogni volta che respiri, miliardi di molecole si muovono intorno a te. Sebbene siano molto leggere, hanno un loro peso. Le molecole si muovono ad alta velocità e entrano in collisione con tutto ciò che incontrano, compreso te stesso. Ogni collisione è una piccola spinta. La spinta di una singola molecola è minima, ma sono talmente tante quelle che entrano in collisione con le superfici da tutte le direzioni che insieme creano una forza notevole, la pressione atmosferica.
A livello del mare, il peso della colonna d'aria sopra di te esercita una pressione di circa 1 bar (100.000 Pascal). Si tratta di circa 1 chilogrammo di forza su ogni centimetro quadrato della tua pelle. È paragonabile al peso di un sacchetto di 5-6 mele che preme su ogni cm² del tuo corpo! Non ti senti schiacciato perché i fluidi all'interno del tuo corpo sono sottoposti alla stessa pressione, che la bilancia.
La pressione atmosferica è semplicemente la forza con cui l'aria spinge su una superficie. Funziona proprio come la pressione dell'acqua quando ci si immerge: più si scende in profondità, più forte è la spinta. L'aria è come un oceano invisibile di gas, che preme costantemente su tutto ciò che ci circonda.
A livello del mare, il peso della colonna d'aria sopra di te esercita una pressione di circa 1 bar (100.000 Pascal). Si tratta di circa 1 chilogrammo di forza su ogni centimetro quadrato della tua pelle. È paragonabile al peso di un sacchetto di 5-6 mele che preme su ogni cm² del tuo corpo! Non ti senti schiacciato perché i fluidi all'interno del tuo corpo sono sottoposti alla stessa pressione, che la bilancia.
La pressione atmosferica è semplicemente la forza con cui l'aria spinge su una superficie. Funziona proprio come la pressione dell'acqua quando ci si immerge: più si scende in profondità, più forte è la spinta. L'aria è come un oceano invisibile di gas, che preme costantemente su tutto ciò che ci circonda.
Per i più tecnici tra noi: la pressione atmosferica si misura in Pascal (Pa), che rappresentano la quantità di forza che agisce su una superficie. Nello specifico, 1 Pa = 1 Newton per metro quadrato (N/m²). Il SI (Sistema Internazionale di Unità di Misura) ufficiale utilizza il Pascal come unità di misura standard della pressione, ma in pratica la pressione viene spesso espressa anche in bar, dove 1 bar = 100.000 Pa. Il SI stesso è la versione moderna e concordata a livello internazionale del sistema metrico decimale.
Che cos'è la pressione differenziale?
L'aria in cui viviamo esercita una certa pressione su tutti gli oggetti. Questa pressione non è la stessa ovunque. In alcuni luoghi, la pressione dell'aria è più alta che in altri. La pressione differenziale è la differenza di pressione dell'aria tra due punti.
Questa pressione differenziale provoca anche il movimento dell'aria, spingendola dalle zone di pressione più alta a quelle di pressione più bassa. La pressione differenziale è la “spinta” che guida il flusso d'aria, spostandola da un'area ad alta pressione a una a bassa pressione.
Ma si può anche guardare la cosa da un'altra prospettiva: quando si cammina all'aperto in condizioni di maltempo con un ombrello, questo blocca gran parte del vento. Ciò provoca un accumulo d'aria su un lato dell'ombrello, creando una pressione positiva o sovrapressione. Sull'altro lato si crea una pressione negativa o sottopressione. Quindi: posizionando un oggetto in un flusso d'aria, si crea una pressione differenziale.
Nei sistemi di ventilazione, la pressione differenziale viene tipicamente misurata su un componente come un ventilatore o un filtro dell'aria. Il monitoraggio della pressione differenziale aiuta a valutare le condizioni del filtro, il flusso d'aria, la velocità dell'aria e le prestazioni del sistema. Ad esempio: la pressione differenziale su un ventilatore indica quanta “spinta” sta muovendo l'aria.
L'aria in cui viviamo esercita una certa pressione su tutti gli oggetti. Questa pressione non è la stessa ovunque. In alcuni luoghi, la pressione dell'aria è più alta che in altri. La pressione differenziale è la differenza di pressione dell'aria tra due punti.
Questa pressione differenziale provoca anche il movimento dell'aria, spingendola dalle zone di pressione più alta a quelle di pressione più bassa. La pressione differenziale è la “spinta” che guida il flusso d'aria, spostandola da un'area ad alta pressione a una a bassa pressione.
Ma si può anche guardare la cosa da un'altra prospettiva: quando si cammina all'aperto in condizioni di maltempo con un ombrello, questo blocca gran parte del vento. Ciò provoca un accumulo d'aria su un lato dell'ombrello, creando una pressione positiva o sovrapressione. Sull'altro lato si crea una pressione negativa o sottopressione. Quindi: posizionando un oggetto in un flusso d'aria, si crea una pressione differenziale.
Nei sistemi di ventilazione, la pressione differenziale viene tipicamente misurata su un componente come un ventilatore o un filtro dell'aria. Il monitoraggio della pressione differenziale aiuta a valutare le condizioni del filtro, il flusso d'aria, la velocità dell'aria e le prestazioni del sistema. Ad esempio: la pressione differenziale su un ventilatore indica quanta “spinta” sta muovendo l'aria.
- Differential pressure and filter monitoring
Immaginate un corridoio stretto con un cancello al centro per contare le persone che passano. Questo cancello causerà una coda (sovrapressione). Dietro il cancello, il flusso di persone riprenderà a scorrere senza intoppi. Un filtro dell'aria può essere visto come il cancello posizionato in un flusso d'aria. Il flusso d'aria entra in collisione con il filtro, creando una sovrapressione. Le particelle vengono trattenute, mentre le molecole d'aria possono passare attraverso il filtro. Si svilupperà quindi una pressione differenziale attraverso il filtro dell'aria. Più è difficile per l'aria passare attraverso il filtro, maggiore sarà la pressione differenziale sul filtro.
Un aumento della differenza di pressione attraverso un filtro indica che potrebbe essere intasato e necessitare di pulizia o sostituzione. Un sistema di ventilazione può fornire aria pulita solo se i suoi filtri sono sottoposti a una corretta manutenzione. I filtri intasati o sottoposti a una manutenzione inadeguata limitano il flusso d'aria e perdono la loro efficacia nel catturare le particelle. Una pulizia o una sostituzione tempestiva è essenziale per garantire il corretto funzionamento del sistema.
Quando un filtro è pulito, limita solo leggermente il flusso d'aria, con conseguente pressione differenziale minima attraverso il filtro. Man mano che il filtro accumula polvere e particelle, il flusso d'aria diventa sempre più ostruito, causando un aumento della pressione differenziale. Il monitoraggio di questa differenza di pressione fornisce una chiara indicazione delle condizioni del filtro nel tempo.In sistemi come SenteraWeb cloud, è possibile impostare soglie per ciascun sensore. Quando la pressione differenziale raggiunge la zona di allerta, è necessario programmare la manutenzione. Se raggiunge la zona fuori range, è necessaria una sostituzione urgente per evitare di compromettere la qualità dell'aria interna.
Per misurare la contaminazione del filtro dell'aria, è possibile utilizzare le seguenti soluzioni:
- I sensori di pressione differenziale forniscono misurazioni in tempo reale della differenza di pressione attraverso il filtro (simile al modo in cui un termometro misura la temperatura). Questa misurazione della pressione differenziale fornisce un'indicazione delle condizioni del filtro. Maggiore è la pressione differenziale, più il filtro dell'aria è contaminato.
- Esistono anche soluzioni più semplici, come un relè di pressione differenziale. Un relè di pressione commuta quando viene superato il punto di commutazione. I relè di pressione indicano se la differenza di pressione è superiore o inferiore a un setpoint, ma non forniscono il valore effettivo misurato. Segnalano solo quando il filtro dell'aria deve essere sostituito.
- Sentera ha combinato i vantaggi dei sensori di pressione differenziale e dei relè di pressione differenziale in una soluzione chiavi in mano per il monitoraggio dei filtri dell'aria: la serie FIM. Le misurazioni della pressione differenziale vengono continuamente memorizzate nel cloud. Quando la soglia viene superata, viene inviata una notifica via e-mail o SMS. - Pressione differenziale e flusso d'aria
Il flusso d'aria è il movimento delle particelle d'aria. Le particelle d'aria vengono spinte da una zona di alta pressione atmosferica verso un luogo di bassa pressione atmosferica. Questo movimento delle particelle d'aria è chiamato flusso d'aria. Quindi il flusso d'aria scorre da un'area di alta pressione atmosferica verso un'area di bassa pressione atmosferica. In natura, i fenomeni meteorologici creano queste differenze di pressione e causano il vento. In un edificio vogliamo creare un flusso d'aria per fornire aria fresca sufficiente. L'aria fresca esterna viene immessa mentre l'aria viziata interna e le sostanze inquinanti vengono estratte. Nei sistemi di ventilazione, la differenza di pressione viene creata da un ventilatore. Il ventilatore aumenta la pressione sul lato di uscita (sovrapressione) e la diminuisce sul lato di ingresso (sottopressione). Questo squilibrio produce il flusso d'aria. Maggiore è la differenza di pressione attraverso il ventilatore, più forte è il flusso d'aria. Anche la velocità del ventilatore ha un ruolo importante: velocità più elevate creano maggiori differenze di pressione e un movimento d'aria più forte.
Ora immaginate il flusso d'aria come persone che si muovono per una strada: una strada più ampia consente il passaggio di più persone e, se queste si muovono più velocemente, ne passano ancora di più nello stesso tempo. Allo stesso modo, in un condotto dell'aria, una sezione trasversale più ampia consente il passaggio di una maggiore quantità d'aria e, più veloce è il movimento dell'aria, maggiore è la quantità d'aria che passa ogni ora. Matematicamente, il volume del flusso d'aria si calcola moltiplicando la velocità dell'aria per l'area della sezione trasversale del condotto.
I sensori di pressione differenziale misurano la differenza di pressione prima e dopo un ventilatore (o un filtro). Da questa differenza, il sensore può calcolare il flusso d'aria, rendendo facile verificare se il ventilatore sta erogando la quantità corretta di aria. Se la quantità esatta di flusso d'aria è meno importante e occorre solo un'indicazione del flusso d'aria, è possibile utilizzare un relè di pressione.
Il flusso d'aria può essere calcolato in base alla sezione trasversale del condotto dell'aria o al fattore K del ventilatore. Il fattore K è una costante che collega il flusso d'aria attraverso un ventilatore alla pressione che produce, descrivendo essenzialmente la quantità d'aria che un determinato ventilatore muove per una data differenza di pressione. Ogni ventilatore ha il proprio fattore K, che di solito può essere ottenuto dal fornitore.
Per misurare il flusso d'aria utilizzando un ventilatore con un fattore K noto, un sensore di pressione differenziale viene combinato con un semplice set di connessioni. I punti di misurazione devono essere posizionati abbastanza lontano dall'ingresso e dall'uscita del ventilatore per evitare di essere collocati nella zona turbolenta del flusso d'aria. Il lato di ingresso (pressione inferiore) si collega all'ugello “–” del sensore, mentre il lato di uscita (pressione superiore) si collega all'ugello “+”. Per un approccio più semplice, l'ugello “–” può rimanere aperto alla pressione ambiente, che funge da riferimento e fornisce una misurazione ragionevolmente accurata del volume del flusso d'aria.Per i tecnici tra noi: il flusso volumetrico dell'aria è misurato in metri cubi all'ora (m³/h) e indica la quantità di aria fresca fornita o estratta in un determinato periodo. Il flusso d'aria può essere determinato misurando la pressione differenziale.
Questo è un esempio di calcolo del volume del flusso d'aria utilizzando una misurazione della pressione differenziale. Supponiamo che un ventilatore abbia un fattore K di 150 e che, mentre è in funzione, la pressione differenziale attraverso il ventilatore sia di 100 Pa. Questa pressione viene misurata con un sensore di pressione differenziale utilizzando un set di connessioni standard. Il calcolo procede come segue:
In questo esempio, il ventilatore genera un flusso d'aria di 1.500 metri cubi all'ora. - Velocità dell'aria e flusso d'aria
La velocità dell'aria descrive la rapidità con cui l'aria si muove, proprio come un'auto ha una certa velocità. Di solito viene determinata dalla pressione dinamica, che può essere misurata utilizzando un tubo di Pitot. Il tubo di Pitot è un piccolo strumento che può essere posizionato all'interno di un condotto dell'aria, di un tubo o anche intorno a un aereo e misura la pressione creata dal movimento dell'aria. In un certo senso, funziona come un piccolo “tachimetro dell'aria”. Dalla pressione rilevata, il sensore può calcolare la velocità del flusso d'aria. Nella parte superiore del tubo di Pitot ci sono due punti di connessione collegati al sensore con tubi flessibili trasparenti.
Per misurare la velocità dell'aria, il tubo di Pitot è collegato a un sensore di pressione differenziale. Il tubo ha due aperture: una rivolta direttamente verso il flusso d'aria, che cattura la pressione totale (d'impatto), e una sul lato, che rileva la pressione statica dell'aria. La differenza tra queste due pressioni è chiamata pressione di velocità e fornisce una misura della velocità con cui si muove l'aria.
Una volta nota la velocità dell'aria, è possibile calcolare il volume del flusso d'aria se si conosce la dimensione del condotto dell'aria.Combinando un sensore di pressione differenziale con un tubo di Pitot, è possibile misurare con precisione sia la velocità dell'aria che il volume del flusso d'aria, fornendo informazioni essenziali per le prestazioni e l'efficienza del sistema di ventilazione.
How do differential pressure sensors work?
Un sensore di pressione differenziale ha sempre due punti di connessione, chiamati “ugelli”. Questi ugelli consentono all'aria di fluire sopra l'elemento sensibile elettronico. Pertanto, è molto importante che l'aria misurata sia pulita e priva di elementi corrosivi.
L'ugello contrassegnato con un “+” deve essere collegato al punto con la pressione più alta (lato sovrapressione).
Questo si trova prima del filtro dell'aria o sul lato di uscita del ventilatore.
L'ugello contrassegnato con un “+” deve essere collegato al punto con la pressione più alta (lato sovrapressione).
Questo si trova prima del filtro dell'aria o sul lato di uscita del ventilatore.
L'ugello contrassegnato con un “-” deve essere collegato al punto con la pressione più bassa (lato depressione o pressione ambiente). In alcune applicazioni questo ugello potrebbe non essere collegato per misurare la pressione ambiente.
Questo si trova dopo il filtro dell'aria o sul lato di ingresso del ventilatore.
Gli ugelli possono essere collegati a un normale set di connessione (set di tubi in plastica) o a un tubo di Pitot.
Quando un tubo di Pitot è collegato al sensore di pressione differenziale, è possibile calcolare la velocità dell'aria. Il sensore utilizza la pressione differenziale misurata e il diametro del condotto dell'aria per calcolare la velocità dell'aria.
Un set di connessione collegato al sensore di pressione differenziale può essere utilizzato per misurare sia la pressione differenziale che il volume del flusso d'aria. Un set di connessione è composto da due raccordi in plastica che possono essere facilmente montati in un condotto dell'aria. Questi raccordi sono anche collegati al sensore di pressione differenziale tramite un tubo flessibile trasparente.
Se il fattore K del ventilatore è sconosciuto, il volume del flusso d'aria può essere calcolato in un altro modo. Il sensore di pressione differenziale può quindi essere calcolato utilizzando un tubo di Pitot (velocità dell'aria) e il diametro del condotto dell'aria. In questo esempio, calcoleremo il volume del flusso d'aria. Supponiamo che la sezione trasversale del condotto sia 0,02 m² (condotto circolare con D160 mm) e che la velocità dell'aria sia 1 m/s.
Questo si trova dopo il filtro dell'aria o sul lato di ingresso del ventilatore.
Gli ugelli possono essere collegati a un normale set di connessione (set di tubi in plastica) o a un tubo di Pitot.
Quando un tubo di Pitot è collegato al sensore di pressione differenziale, è possibile calcolare la velocità dell'aria. Il sensore utilizza la pressione differenziale misurata e il diametro del condotto dell'aria per calcolare la velocità dell'aria.
Un set di connessione collegato al sensore di pressione differenziale può essere utilizzato per misurare sia la pressione differenziale che il volume del flusso d'aria. Un set di connessione è composto da due raccordi in plastica che possono essere facilmente montati in un condotto dell'aria. Questi raccordi sono anche collegati al sensore di pressione differenziale tramite un tubo flessibile trasparente.
Se il fattore K del ventilatore è sconosciuto, il volume del flusso d'aria può essere calcolato in un altro modo. Il sensore di pressione differenziale può quindi essere calcolato utilizzando un tubo di Pitot (velocità dell'aria) e il diametro del condotto dell'aria. In questo esempio, calcoleremo il volume del flusso d'aria. Supponiamo che la sezione trasversale del condotto sia 0,02 m² (condotto circolare con D160 mm) e che la velocità dell'aria sia 1 m/s.
Ciò si traduce in un volume di flusso d'aria pari a 72 m³/ora.
La pressione differenziale svolge un ruolo fondamentale nella comprensione e nel controllo dei sistemi di ventilazione. Monitorando le differenze di pressione tra ventilatori, filtri e condotti, i responsabili delle strutture possono garantire che l'aria fresca venga erogata in modo efficiente, che i filtri vengano sottoposti a manutenzione tempestiva e che non vi siano sprechi di energia. Sia attraverso sensori avanzati con monitoraggio basato su cloud che tramite relè meccanici più semplici, la misurazione della pressione differenziale fornisce informazioni affidabili sul volume del flusso d'aria, sulla velocità dell'aria e sulle prestazioni complessive del sistema.
In pratica, ciò significa una qualità dell'aria interna più salubre, un'efficienza ottimizzata del sistema e costi operativi ridotti. Proprio come un termometro è indispensabile per il controllo della temperatura, la misurazione della pressione differenziale è uno strumento essenziale per garantire che i sistemi di ventilazione funzionino come previsto, in modo silenzioso, continuo ed efficace, salvaguardando il comfort e il benessere degli occupanti dell'edificio.
La pressione differenziale svolge un ruolo fondamentale nella comprensione e nel controllo dei sistemi di ventilazione. Monitorando le differenze di pressione tra ventilatori, filtri e condotti, i responsabili delle strutture possono garantire che l'aria fresca venga erogata in modo efficiente, che i filtri vengano sottoposti a manutenzione tempestiva e che non vi siano sprechi di energia. Sia attraverso sensori avanzati con monitoraggio basato su cloud che tramite relè meccanici più semplici, la misurazione della pressione differenziale fornisce informazioni affidabili sul volume del flusso d'aria, sulla velocità dell'aria e sulle prestazioni complessive del sistema.
In pratica, ciò significa una qualità dell'aria interna più salubre, un'efficienza ottimizzata del sistema e costi operativi ridotti. Proprio come un termometro è indispensabile per il controllo della temperatura, la misurazione della pressione differenziale è uno strumento essenziale per garantire che i sistemi di ventilazione funzionino come previsto, in modo silenzioso, continuo ed efficace, salvaguardando il comfort e il benessere degli occupanti dell'edificio.