I misuratori di portata a ultrasuoni a tempo di transito sono tra le soluzioni più efficaci per monitorare con precisione il flusso di liquidi in una vasta gamma di settori industriali. In questo articolo spieghiamo il principio di funzionamento, i vantaggi e le applicazioni tipiche di questi strumenti.
Come funzionano i misuratori di portata ad ultrasuoni a tempo di transito?
I misuratori di portata a ultrasuoni a tempo di transito sono dispositivi di misura che determinano la portata di un fluido all’interno di una tubazione utilizzando onde sonore ad alta frequenza e sono particolarmente adatti per l’utilizzo con fluidi puliti e monofase come l’acqua o gli oli. Funzionano sulla base della differenza del tempo di transito: due o più trasduttori (che fungono sia da generatori che da ricevitori di segnali ultrasonici) vengono posizionati sulla tubazione e quando il fluido scorre le onde ultrasonore viaggiano in direzioni opposte, uno nel senso del flusso e l’altro in direzione opposta ad esso. Il segnale ultrasonoro è influenzato dal flusso del fluido e subisce un’accelerazione lungo la direzione del flusso e un rallentamento nella direzione opposta.
La differenza del tempo di transito misurata dai sensori è direttamente proporzionale alla velocità del flusso e conoscendo la sezione del tubo è possibile determinare la portata. In condizioni ideali, i dispositivi a ultrasuoni a tempo di transito possono raggiungere errori di misura inferiori all’1%.
Misuratori a ultrasuoni clamp-on e full-bore
- Misuratori clamp-on
I misuratori di portata a ultrasuoni clamp-on sono la soluzione ideale quando non vi è la possibilità di interrompere il processo, devono evitare perdite di carico, o se devono misurare fluidi particolarmente aggressivi poiché vengono montati esternamente alla tubazione e non sono invasivi: ciò riduce significativamente i costi di installazione e manutenzione; possono misurare liquidi con ridotto contenuto di particelle solide e gas ed essendo molto versatili trovano impiego in un’ampia gamma di applicazioni grazie alla vasta gamma di configurazioni disponibili.
La figura illustra il tipico montaggio di misuratori clamp-on con riflessione a V, dove i sensori sono installati sullo stesso lato della tubazione.
- Misuratori full-bore
I misuratori a ultrasuoni full-bore vengono installati direttamente in linea alla tubazione. Particolarmente adatti per applicazioni in cui è richiesta una misurazione estremamente precisa, richiedono installazioni più complesse rispetto ai modelli clamp-on ma offrono un’accuratezza elevata anche in applicazioni con fluidi non conducibili.
I principali vantaggi
Tra i vantaggi più evidenti di un misuratore a ultrasuoni a tempo di transito troviamo senza dubbio la precisione, l’assenza di parti in movimento (che riduce l’usura e la necessità di manutenzione), la capacità di misurare il flusso in entrambe le direzioni e l’adattabilità a una vasta gamma di condizioni operative.
Il fatto che, alcuni modelli, non introducano perdite di carico nel sistema rappresenta un ulteriore beneficio non trascurabile in termini di efficienza e un altro aspetto interessante di questi strumenti è che non sempre richiedono il contatto diretto con il fluido: come abbiamo spiegato, i modelli “clamp-on”, si installano semplicemente all’esterno della tubazione, senza necessità di tagliarla o di fermare l’impianto, mentre altri modelli, detti “in-linea”, sono integrati nel circuito stesso, e sebbene richiedano un’installazione più invasiva, offrono una precisione ancora maggiore.
Tra i limiti di questi strumenti segnaliamo il fatto che la loro affidabilità può essere influenzata da fattori come la presenza eccessiva di bolle d’aria o solidi nel fluido, variazioni di temperatura significative o condizioni particolari della tubazione (come materiale, spessore o incrostazioni); inoltre, per funzionare correttamente, necessitano spesso di tratti rettilinei prima e dopo il punto di misura.
Scegliere ISOIL Industria = tecnologie e supporto qualificato per le vostre applicazioni
ISOIL Industria fornisce un’ampia gamma di misuratori di portata a ultrasuoni basati sul principio del tempo di transito, sia clamp-on, sia passaggio pieno o full bore, adatti a misurare liquidi di qualsiasi tipo per una gamma estesa di applicazioni per temperatura, pressione e viscosità.
Tra i settori applicativi rientrano:
Per garantire misurazioni accurate e affidabili con un misuratore di portata a ultrasuoni, è fondamentale seguire alcune buone pratiche di installazione. Innanzitutto, è necessario considerare il tipo di attacco a processo, se disponibile. È necessario verificare che le condizioni di processo rientrino nei limiti operativi dello strumento: portata, temperatura e pressione del fluido devono rispettare i valori minimi e massimi specificati dal costruttore, così come la perdita di carico massima ammessa deve essere compatibile con il funzionamento dell’impianto.
È essenziale prevedere tratti rettilinei sufficienti a monte e a valle del punto di misura (in conformità con quanto indicato dal manuale di installazione), per stabilizzare il profilo di flusso e ridurre le turbolenze.
Il flusso deve essere preferibilmente in direzione ascendente, e bisogna evitare l’installazione dello strumento in punti in cui possiamo avere una concentrazione di bolle d’aria o di solidi in sospensione.
Infine, l’uso degli accessori forniti in dotazione, come la guida magnetica per il fissaggio dei sensori e lo spessimetro per la misurazione precisa dello spessore del tubo nel caso dei misuratori Clamp-On, contribuisce ad un’installazione stabile e corretta.
Un altro aspetto cruciale riguarda la modalità di utilizzo: se il monitoraggio richiesto è occasionale o temporaneo, può essere preferibile un misuratore portatile come gli IFX-P200, IFX-P210 e IFX-P261, mentre per un controllo continuo del processo, è opportuno optare per modelli clamp-on fissi come IFX-F100 o IFX-F161 oppure per strumenti fullbore come IFX-R, IFX-E3 o IFX-E4
È altresì importante selezionare eventuali segnali in uscita per l’integrazione con sistemi di supervisione industriale (SCADA, PLC o BMS). Anche le condizioni ambientali e di processo influiscono sulla scelta e la temperatura e la pressione del fluido devono rientrare nei limiti operativi dichiarati dal costruttore: superare questi valori può compromettere non solo l’accuratezza della misura, ma anche l’integrità del sensore stesso.
Le dimensioni della tubazione sono un altro parametro determinante: alcuni misuratori sono ottimizzati per tubi di piccolo diametro, altri per condotte di grandi dimensioni; inoltre, è importante che il tubo sia completamente pieno e in pressione durante il funzionamento: un livello di riempimento incompleto può compromettere l’accuratezza della misura.
Valutando attentamente tutti questi aspetti, è possibile selezionare lo strumento più adatto a soddisfare le vostre esigenze di misura, massimizzando affidabilità, efficienza e durata dell’investimento: non esitate a contattare i nostri specialisti per ricevere una consulenza.