Nell'industria, la misura delle portate - di liquidi o di gas - svolge un ruolo essenziale nel controllo, nella regolazione e nel monitoraggio dei processi. La giusta scelta del metodo di misura è fondamentale per l'efficienza e la sicurezza dei processi operativi. In questo articolo forniamo una panoramica dei metodi di misura più comuni.
La scelta del metodo di misurazione del flusso dipende da una serie di fattori, tra cui il tipo di fluido, la precisione richiesta e il campo di applicazione.
Misura di portata meccanica
Lamisurazionemeccanica della portata è uno dei metodi di misurazione più consolidati. Comprende metodi classici come i misuratori a girante, a ruota a pale e a ruota ovale:
- Misuratore a girante: qui il flusso del fluido aziona una girante. La velocità della ruota è proporzionale alla velocità del flusso e quindi al flusso volumetrico. flusso volumetrico.
- Misuratore a ruota a pale: simile al misuratore a ruota a pale, ma con una disposizione di pale che misurano la portata.
- Misuratore a ingranaggi ovali: due ruote dentate di forma ovale che rotolano l'una contro l'altra e la cui rotazione consente di misurare direttamente il flusso volumetrico.
Questi dispositivi utilizzano componenti fisici che si muovono nel mezzo di flusso. La parte rotante è proporzionale alla velocità del flusso e quindi alla portata volumetrica.
Sebbene i misuratori di portata meccanici siano spesso robusti e di semplice costruzione e quindi poco costosi e versatili, l'usura meccanica nel tempo porta a imprecisioni di misura e, in particolare, i solidi che scorrono nel fluido rendono necessarie pulizie e ispezioni regolari.
Misura di flusso calorimetrica
La misura di portata calorimetrica è una tecnologia versatile, particolarmente adatta a misurare le portate e a registrare i flussi in tubi e condotti d'aria.
Il processo si avvale di due sensori di temperatura: un sensore che misura la temperatura del fluido (sensore di riferimento) del fluido (sensore di riferimento) e un secondo sensore che riscalda il fluido (elemento riscaldante). Quanto più velocemente scorre il fluido, tanto più velocemente viene dissipato il calore fornito. La velocità di raffreddamento o la differenza di temperatura tra i due sensori è una misura della portata del fluido e viene utilizzata per calcolare la portata.
I vantaggi di questa tecnologia sono particolarmente degni di nota:
- Nessuna parte in movimento: Ciò significa minore usura e alta affidabilità per lunghi periodi di tempo.
- Insensibili alla sporcizia: non essendoci parti mobili nel mezzo, i sensori calorimetrici sono estremamente resistenti alla contaminazione.
- Facile installazione e manutenzione: i sensori calorimetrici possono essere facilmente integrati e mantenuti in un'ampia gamma di sistemi.
- Elevata flessibilità: possono essere utilizzati per gas e liquidi, in ampi intervalli di temperatura e pressione e in un'ampia varietà di dimensioni dei tubi.
Le limitazioni della misura calorimetrica derivano da fluttuazioni di temperatura esterne o da fonti di calore nelle vicinanze del sensore, poiché la misura calorimetrica del flusso si basa sulle variazioni di temperatura. La misurazione di fluidi con particelle di grandi dimensioni, sostanze abrasive o un elevato contenuto di componenti solidi può risultare difficile, in quanto questi possono danneggiare la superficie del sensore o compromettere il suo trasferimento di calore.
Ulteriori informazioni sulla misurazione calorimetrica del flusso sono reperibili qui.
Misura di portata a ultrasuoni
La misura di portata a ultrasuoni si è affermata come metodo affidabile per la misurazione della portata di liquidi e gas. Grazie alla capacità di misurare senza contatto diretto con il fluido, offre una soluzione versatile per un'ampia gamma di applicazioni.
La misura di portata a ultrasuoni si basa sull'uso di onde sonore ad alta frequenza. Esistono due tipi principali di questa tecnologia di misura:
- Metodo della differenza di tempo di transito: In questo metodo, due sensori a ultrasuoni sono montati all'esterno del tubo, tra i quali vengono inviati segnali a ultrasuoni in entrambe le direzioni. La portata viene determinata in base alla differenza di tempo necessaria al segnale per viaggiare a monte o a valle. Maggiore è la velocità del flusso, maggiore è la differenza di tempo.
- Metodo Doppler: Questo metodo viene utilizzato quando il fluido contiene particelle o bolle. I sensori inviano segnali ultrasonici nel fluido, che vengono riflessi dalle particelle o dalle bolle e nuovamente ricevuti. Lo spostamento di frequenza (effetto Doppler) che si verifica quando le onde sonore vengono riflesse da particelle in movimento è una misura della velocità del fluido.
Queste tecnologie non sono invasive e possono quindi ridurre il rischio di contaminazione o di perdite nelle tubature. I dispositivi richiedono inoltre poca manutenzione e possono essere utilizzati in modo flessibile. Nonostante la semplicità di gestione, il corretto allineamento dei sensori è spesso difficile e richiede una conoscenza precisa delle condizioni di flusso locali.
Misura di portata magnetico-induttiva
Lamisura di portatamagnetico-induttiva funziona solo con fluidi elettricamente conduttivi. Si basa sulla legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica, secondo la quale una tensione viene indotta in un conduttore che attraversa un campo magnetico. Nella misurazione del flusso, il fluido conduttivo viene fatto passare attraverso un campo magnetico. Il fluido che scorre agisce come un conduttore. Perpendicolarmente alla direzione del flusso e al campo magnetico, si genera una tensione che viene misurata dal dispositivo di misura. Questa tensione è proporzionale alla velocità del fluido e quindi direttamente al volume del flusso.
Grazie alla misura senza contatto, non vi è alcuna compromissione del flusso e nessuna contaminazione del fluido. I dispositivi offrono un'elevata precisione di misura e sono insensibili alle fluttuazioni di pressione e temperatura del fluido. D'altra parte, va notato che il flusso di acqua distillata, olio, gas o liquidi non conduttivi non può essere misurato con questo metodo. Inoltre, i dispositivi di misura elettromagnetici sono spesso costosi da acquistare.
Misura di portata massica Coriolis
Lamisura di portata massicaCoriolis è uno dei metodi più accurati per determinare la portata massica di gas e liquidi. I misuratori di portata massica Coriolis contengono uno o più tubi vibranti attraverso i quali scorre il fluido. Se il fluido non passa attraverso i tubi, questi vibrano a una frequenza di risonanza naturale. Quando il fluido inizia a scorrere, si genera una forza aggiuntiva dovuta all'effetto Coriolis, che provoca un cambiamento nella forma dell'oscillazione. Questa variazione è proporzionale alla massa del fluido che scorre. I sensori e l'elettronica del dispositivo di misura registrano queste variazioni e le convertono in un segnale che rappresenta la portata massica.
La misura di portata massica Coriolis è una tecnologia altamente accurata, particolarmente apprezzata nelle applicazioni in cui precisione e affidabilità sono essenziali. Allo stesso tempo, il principio di misura è costoso e può essere di uso limitato con fluidi corrosivi o altamente viscosi.
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