Misuratore di portata

 

 

 

 

Consigli per l'acquisto di misuratore di portata

Con un misuratore di porta è possibile determinare la quantità della sostanza che scorre in una determinata area. Il misuratore di portata si distingue, tra le altre cose, anche per il tipo di sostanza da misurare e per il principio di misura. Il misuratore di portata è stato progettato per uno stato specifico di gas o liquidi. Con dispositivi particolarmente equipaggiati, è possibile misurare anche i materiali sfusi durante il trasporto nei processi di produzione o stoccaggio.
Anche coloro che hanno scarsa dimestichezza con il misuratore di portata, avranno potuto osservare un misuratore di portata nella pompa di benzina durante il rifornimento, o il contatore dell'acqua o del gas per misurare le quantità consumate. I misuratori di portata che vengono utilizzati per registrare la quantità venduta di un fluido devono essere omologati, poiché i prezzi si stabiliscono in base al volume consumato. Questi dispositivi e quelli utilizzati per il monitoraggio e il controllo continuo dei processi sono chiamati misuratori di portata fissi, perché vengono utilizzati in modo permanente nella stessa posizione. I dispositivi portatili sono adatti per test occasionali, misurazioni in luoghi diversi e per la risoluzione dei problemi degli impianti esistenti.

 

Criteri di scelta di un misuratore di portata

Il misuratore di portata viene utilizzato in molti ambiti diversi. Allo scopo di ridurre i criteri di selezione in base alle proprie necessità, è consigliabile innanzitutto chiarire alcune condizioni di misura.
- Il misuratore di portata deve essere installato in modo permanente in un punto determinato o verrà utilizzato per eseguire misurazioni in vari punti?
- Il materiale da misurare è gassoso, liquido o solido?
- Il materiale fluisce attraverso una sezione trasversale della tubazione completamente piena?
- In tal caso, è possibile che il misuratore di portata sporga nella sezione trasversale del tubo?
- A quale velocità del flusso devono essere eseguite le misurazioni?
- Che precisione ci si aspetta dal misuratore di portata?
- Le misurazioni dovrebbero essere effettuate durante un processo e dovrebbero influire nel processo?
- I risultati devono essere memorizzati o trasmessi ad altri dispositivi?
- Il misuratore di portata deve essere certificato o omologato?
Di seguito vengono brevemente descritti alcuni misuratori di portata in base al loro principio di funzionamento.

 

Principi di funzionamento di un misuratore di portata

Ci sono vari principi di misura per misurare il volume del flusso. I misuratori di portata con tubo di pitot, ventola o filo caldo, sono alcuni di questi dispositivi in cui si colloca il sensore direttamente nel flusso affinché influisca in maggior o minor misura. Il misuratore di portata con tubo pitot è particolarmente indicato per grandi portate e per gas con alto contenuto di particelle. D'altra parte, con il misuratore di portata a ventola si riesce a misurare volumi di liquidi e velocità medie di flusso per i gas in un range da 5 a 20 m/s. I misuratori di portata a filo caldo sono adatti per misurare a basse velocità le sostanze gassose. Il misuratore di portata a ultrasuoni e quello induttivo magnetico misurano senza ostruire il flusso.

Misuratore di portata a tubo di pitot
Il dispositivo a tubo di Pitot è un misuratore di portata che determina la velocità del flusso per mezzo della differenza di pressione. La misura della pressione avviene attraverso un tubo con uno specifico posizionamento degli orifizi, che riceve e registra la pressione del fluido che scorre. Se alla pressione dinamica si sottrae la pressione statica del fluido a riposo, anch'esso misurato, si ottiene la pressione differenziale. Da questo è possibile determinare la velocità del flusso. Il volume che scorre attraverso il tubo può essere determinato dalla velocità del flusso e dalla sezione trasversale del tubo.

Misuratore di portata a ventola
Il dispositivo a ventola è un misuratore di portata che determina la velocità della sostanza a partire dalla velocità con cui la ventola si muove attraverso il flusso. Questi dispositivi sono spesso usati per misurare i venti esterni. Sono installati in modo permanente negli edifici o nelle turbine eoliche e in genere sono collegati a un misuratore o indicatore della direzione del vento. I dispositivi mobili vengono utilizzati nei campi, nei cantieri o negli aeroporti o negli edifici per controllare i condotti di ventilazione. Alcuni di questi dispositivi determinano anche la portata in volume quando è nota la sezione trasversale del canale. Il sensore a forma di elica è trattenuto direttamente nel flusso. Questo è il motivo per cui questi tipi di dispositivi richiedono una particolare attenzione alla direzione del flusso. Una forma speciale, indipendente dalla direzione del flusso orizzontale, è il misuratore di portata a croce. Questi misuratori di portata sono sensori di pressione differenziale per determinare la velocità del flusso d'aria e il flusso volumetrico. Le perdite di carico sono minime. La pressione totale è determinata e calcolata da fori equidistanti che si trovano su una linea diagonale. La parte proporzionale della pressione dinamica viene calcolata sottraendo la pressione sub-statica. Il misuratore di portata a ventola viene utilizzato per la misura continua del volume dei liquidi. Molti contatori dell'acqua e del calore utilizzano una ventola nella direzione del flusso.

Misuratore di portata a filo caldo
Il dispositivo a filo caldo è un misuratore di portata che funziona con materiali riscaldati elettricamente conduttivi. Maggiore è la portata, prima il sensore si raffredderà. La valutazione può essere eseguita con due metodi differenti. Il primo metodo, noto come Constant Current Anemometry (CCA), mantiene la corrente elettrica. Con il cambiamento di temperatura, cambia la resistenza elettrica del sensore riscaldato, consentendo di misurare la variazione della tensione. Il secondo metodo, noto come Constant Temperature Anemometry, funziona con una temperatura costante. In questo metodo, la portata è determinata dalla quantità di corrente elettrica che deve essere utilizzata per mantenere la temperatura.

Misuratore di portata ad ultrasuoni
Il misuratore di portata ad ultrasuoni viene utilizzato per misurare senza contatto diretto la velocità e il volume del flusso dei liquidi che fluiscono nelle tubature. Un misuratore di portata a ultrasuoni utilizza due sensori per tubature con differenti sezioni trasversali. È per questo e perché non è necessario modificare le tubature esistenti, che il misuratore di portata a ultrasuoni è particolarmente indicato per effettuare misure sul campo. Analizzando i valori, bisogna tener presente che il risultato della misura può essere falsato in conseguenza della mancata omogeneità del liquido, come ad esempio un'alta viscosità, le bolle di gas o sostanze solide.

Misuratore di portata elettromagnetico
La misura elettromagnetica del flusso funziona senza parti in movimento e senza contatto diretto con il fluido che scorre. Tuttavia, è necessario che la sostanza da misurare sia elettricamente conduttiva e fluisca attraverso una sezione di misura speciale. Per questo, è integrata nel misuratore di portata una sezione trasversale del tubo appositamente preparata. Ciò garantisce che il campo magnetico risultante non sia dissipato attraverso il materiale del tubo e che la tensione possa essere imbrigliata attraverso due elettrodi che sono in contatto galvanico con il fluido che scorre. Il valore limite inferiore per la conducibilità dipende dal dispositivo e può essere, ad esempio, 50 microsiemens per centimetro. Prima di acquistare questo tipo di misuratore di portata, controllare se il materiale da misurare è sufficientemente conduttivo. I sensori elettromagnetici reagiscono molto rapidamente e richiedono solo una breve distanza di misura. Il misuratore di portata elettromagnetico misura indipendentemente da temperatura, densità, viscosità e fornisce risultati precisi anche quando sono presenti bolle di gas e sostanze solide.

 

Calibrazione del misuratore di portata

Per garantire la precisione del misuratore di portata, è necessario calibrarlo regolarmente. Quando si seleziona un dispositivo, bisogna considerare come e dove è possibile effettuare la calibrazione. È vantaggioso che i dispositivi che monitorano continuamente un processo non debbano essere inviati per la calibrazione esterna. Per molti processi di produzione è anche economico poter testare direttamente con la rispettiva sostanza e in condizioni d'uso locali. Nel caso di contatori dell'acqua omologati che funzionano in continuo, una volta scaduta la data di verifica, il dispositivo viene solitamente sostituito con un altro omologato. In questo modo, il punto di misura verrà bloccato solo durante il tempo necessario per sostituire un elemento con un altro. Una volta sostituito, si può continuare a misurare. Il contatore dell'acqua smontato viene quindi sottoposto a un test esterno e regolato o scartato in caso di deviazioni. Per il misuratore di portata mobile calibrato esternamente, è bene pianificare in anticipo la data di calibrazione. Gli intervalli di tempo tra le calibrazioni dovrebbero essere determinati in base alle conseguenze di valori imprecisi.

 

Altre informazioni

Il nome del dispositivo è dovuto alla sua capacità di operare nella gamma di frequenze ultrasoniche e di registrare ciò che accade quando le onde ultrasoniche e le oscillazioni acustiche attraversano il flusso di liquido/gas. Più il materiale si muove/fluisce velocemente nel tubo, più la frequenza dell'onda cambia. Infatti, misurando gli effetti acustici, il dispositivo determina il volume e il consumo/flusso di un determinato materiale (acqua, olio, gas, vari prodotti fluidi). Il fluido scorre nel tubo a velocità diverse e la misura eseguita sia lungo che contro il flusso (a monte e a valle) ha lo scopo di determinare, alla fine, la portata e il flusso volumetrico. Non c'è una grande differenza nelle misurazioni in assenza di flusso, ma con l'aumento del flusso è molto più difficile per l'onda muoversi contro l'intero flusso a valle, e questo è il motivo per cui più veloce è il flusso nel tubo, maggiore è la differenza nelle misurazioni a monte e a valle (richiede un tempo diverso per passare una certa distanza ad una certa velocità). L'introduzione del trasduttore acustico, che reagisce alla densità del fluido, consente di misurare anche la portata massica. Molto dipende dal liquido di cui si vuole misurare il flusso. Se il materiale è pulito, vengono applicate le alte frequenze e la misura è garantita come molto affidabile e precisa. Se nel liquido sono presenti particelle solide, distribuite in modo non uniforme, o il materiale non è sufficientemente pulito, le frequenze devono essere ridotte per evitare la dispersione e l'assorbimento delle oscillazioni.

Un misuratore di portata a ultrasuoni è facile da usare e da far funzionare, è un'apparecchiatura stabile, priva di parti in movimento e abbastanza robusta con una durata di servizio a lungo termine; tuttavia, prima della sua applicazione, è necessario controllare il liquido che scorre per evitare incertezze e guasti durante il processo di misurazione. Quando si applicano i misuratori di portata, occorre tenere presente che se alcuni materiali/liquidi sono molto resistenti alle onde ultrasoniche e le riflettono invece di lasciarle passare, la misurazione sarà molto imprecisa e si potranno verificare errori. Le particelle eventualmente presenti nel materiale hanno una velocità propria, diversa da quella del flusso complessivo in cui sono presenti, e teoricamente questo può anche portare a grandi fluttuazioni ed errori nelle misure di flusso. Nonostante le possibili difficoltà, si può dire che i moderni dispositivi a ultrasuoni hanno raggiunto un livello tale da poter affrontare anche ostacoli come liquidi molto scuri e disomogenei. La gamma di possibilità di applicazione di un misuratore di portata a ultrasuoni è elevata: quasi tutti i tipi di industria in cui il materiale scorre in tubi, più diffusi nell'acqua/acque reflue, nella produzione di alimenti e bevande, nell'industria farmaceutica, chimica e in altre industrie.

I misuratori di portata a ultrasuoni presentano evidenti vantaggi che li rendono uno strumento insostituibile per i controlli di manutenzione e assistenza e per le misure che devono essere effettuate preferibilmente senza intrusioni nelle tubazioni. A seconda del materiale e del tipo di azienda in cui viene effettuata la misurazione, l'intrusione nelle condutture può essere alquanto indesiderata (impianto elettrico o chimico), per questo motivo l'applicazione del misuratore senza contatto che misura il flusso di sostanze talvolta pericolose è molto conveniente. Il misuratore di portata con trasduttore a morsetto può anche essere montato sul tubo ed effettuare la misurazione esternamente, dall'esterno, ma ci sono alcuni aspetti a cui prestare attenzione: deve essere montato e applicato sul tubo in modo corretto per evitare l'indebolimento o la perdita del segnale a ultrasuoni in modo che quest'ultimo sia in grado di raggiungere completamente il liquido. L'applicazione del trasduttore clamp-on consente di applicare il dispositivo in qualsiasi momento, indipendentemente dal tipo di liquido e dalle sue proprietà, poiché il dispositivo rimane asciutto e non viene danneggiato. La misurazione viene eseguita in modo continuo e i risultati possono essere ricevuti in tempo reale.

Un misuratore di portata a ultrasuoni mobile/portatile facilita le misure a tal punto che l'operatore non ha bisogno di alcuna strumentazione aggiuntiva per eseguire controlli immediati ovunque sia necessario (dall'acqua agli oli e ai prodotti chimici). È ideale per le situazioni in cui è necessaria una misura rapida per rilevare un problema o semplicemente per controllare lo stato generale del processo in corso. Grazie al pacco tubiero ricaricabile, il dispositivo portatile garantisce alcune ore di lavoro di regolazione e il data logger interno memorizza le misure per ulteriori analisi ed elaborazioni. I misuratori di portata mobili possono sempre essere utilizzati come riferimento per i misuratori di portata installati in modo permanente, poiché, nonostante la loro compattezza, forniscono buoni risultati di misura.

Uno dei nuovi campi di applicazione dei misuratori di portata è il controllo dell'aria condizionata. Poiché al giorno d'oggi esistono requisiti e normative rigorose per il riscaldamento, il condizionamento e la ventilazione, soprattutto in spazi chiusi, sale, uffici e simili, l'esigenza di una misurazione precisa del flusso d'aria è piuttosto elevata. Per tali misure, la temperatura diventa un parametro importante e la misurazione viene effettuata tenendo conto del principio del flusso di calore. La soluzione migliore, quando si tratta di misurazioni in riscaldatori, sistemi di riscaldamento e impianti antincendio, è un misuratore di calore a pinza. Senza ulteriori invasioni nel tubo con sostanze calde/fredde all'interno, il misuratore viene fissato sul tubo (le dimensioni del tubo non sono importanti) e consente di effettuare il monitoraggio nelle parti più difficili e pericolose da raggiungere.

L'applicazione del misuratore di portata non solo aiuta a trovare i problemi e ad effettuare la risoluzione dei problemi nelle tubazioni, ma offre anche la possibilità di monitorare e controllare la qualità (ad esempio, nella produzione di bevande o nell'analisi delle apparecchiature e degli impianti di riscaldamento). Se il dispositivo è dotato di un'opzione bi-canale o multicanale, consente di effettuare misure simultanee non solo su alcuni punti di una condotta, ma anche su più condotte, il che offre una maggiore precisione e la possibilità di confrontare i valori. I trasduttori a morsetto e ad ago possono essere utilizzati per rendere più comodo il processo di misura e sono adatti a temperature di esercizio sia basse che alte, il che garantisce l'applicazione per il controllo dei sistemi di raffreddamento e riscaldamento.

 

Esempi di applicazioni e utilizzi dei misuratori di portata

•Agricoltura: questi misuratori di portata possono essere utilizzati per verificare le condizioni di irrigazione a pioggia delle colture o di bruciatura delle stoppie, per controllare le condizioni del bestiame
•Automotive: per le misure di riscaldamento e condizionamento
•Aviazione: questi misuratori di portata possono essere utilizzati in alianti, deltaplani, parapendio, ultraleggeri, paracadute, voli in mongolfiera
•Ingegneria civile: questi misuratori di portata possono essere utilizzati per la sicurezza del cantiere, le condizioni di lavoro, la sicurezza dei cantieri, le operazioni di sicurezza delle gru, la misurazione delle sollecitazioni del vento
•Guardia Costiera: questi misuratori di portata d'aria possono essere utilizzati per valutare le condizioni di sopravvivenza o di sicurezza
•Formazione: questi misuratori di flusso d'aria possono essere utilizzati per misurare il flusso d'aria e per esperimenti, valutazione delle condizioni esterne per gli sport scolastici, studi ambientali
•Estinzione di incendi: questi misuratori di portata d'aria possono essere utilizzati per indicare il pericolo di propagazione di un incendio
•Riscaldamento e ventilazione: i misuratori di portata d'aria possono essere utilizzati per misurare il flusso d'aria e la temperatura dell'aria e per verificare le condizioni dei filtri
•Hobby: questi misuratori di portata d'aria possono essere utilizzati per aeromodellismo, modellismo navale e aquiloni
•Industria: questi misuratori di portata d'aria possono essere utilizzati per la misurazione della portata e della temperatura dell'aria, per il controllo dell'inquinamento
•Polizia: questi misuratori di flusso d'aria possono essere utilizzati per misurare il vento laterale sulle strade
•Attività all'aperto: i misuratori di portata possono essere utilizzati ad esempio per il tiro con l'arco, il ciclismo, il tiro a segno, la pesca, il golf, la vela, l'atletica, il campeggio, l'escursionismo, l'alpinismo, ...
•Lavoro all'aperto: i misuratori di portata possono essere utilizzati per valutare le condizioni ambientali
•Scienza: i misuratori di portata possono essere utilizzati, ad esempio, in aerodinamica, scienze ambientali e meteorologia
In breve, il campo di applicazione dei misuratori di portata è molto ampio.

Che cos'è un misuratore di portata a ultrasuoni?
Un misuratore di portata a ultrasuoni utilizza le onde ultrasoniche per determinare senza contatto la velocità di flusso dei liquidi. Se un fluido scorre in un sistema di tubazioni, è possibile installare un misuratore di portata in linea, ossia separare il sistema di tubazioni e integrare un misuratore di portata nel sistema di tubazioni per misurare la velocità del flusso. Un'altra opzione è quella di misurare la velocità del flusso in un sistema di tubature dall'esterno, utilizzando un misuratore di portata a ultrasuoni che invia onde sonore dall'esterno attraverso il mezzo. In questo metodo, due sensori a ultrasuoni, che fungono da trasmettitore e ricevitore, sono fissati a una distanza definita l'uno dall'altro in un tubo che trasporta il fluido.

Gli ultrasuoni vengono emessi nel mezzo con un angolo obliquo e vengono accelerati o decelerati a seconda della velocità del mezzo. In questo modo, è possibile determinare la velocità del fluido nel sistema di tubazioni utilizzando il metodo della differenza dei tempi di transito. In combinazione con l'area della sezione trasversale del tubo, è possibile determinare anche la portata volumetrica o la velocità del flusso. Un misuratore di portata a ultrasuoni è quindi costituito da due componenti essenziali: il sistema di sensori a ultrasuoni, che viene montato nel sistema di tubazioni, e l'unità di valutazione, che traduce i segnali in valori di misura effettivi.

Quale principio di misura utilizza un misuratore di portata a ultrasuoni?
Un misuratore di portata a ultrasuoni determina la velocità del flusso in un mezzo misurando la differenza del tempo di transito. Due sensori a ultrasuoni sono montati in un tubo a una distanza precalcolata e fungono da trasmettitore e ricevitore. I sensori sono collegati acusticamente alla superficie del tubo per mezzo di un gel di accoppiamento ed emettono le onde sonore nel mezzo con un angolo definito. Le onde sonore vengono accelerate nella direzione del flusso del mezzo e decelerate nella direzione opposta. Misurando queste differenze temporali, il misuratore di portata a ultrasuoni determina la velocità del flusso, a condizione che sia nota la velocità del suono specifica del fluido.

Quali mezzi possono essere misurati con un misuratore di portata a ultrasuoni?
Con un misuratore di portata a ultrasuoni è possibile misurare tutti i fluidi liquidi omogenei a basso contenuto di solidi, come acqua, oli, alcoli, ecc. La temperatura del fluido può variare da -30 °C a + 160 °C, a seconda della tecnologia del sensore selezionato. Non è possibile misurare gas, liquidi contenenti solidi, sostanze viscose o paste con un misuratore di portata a ultrasuoni. A causa della disomogeneità di questi mezzi, le particelle e i componenti solidi disperdono e rifrangono le onde ultrasoniche a tal punto che l'intensità del segnale diminuisce notevolmente, impedendo risultati di misura accurati.

Quali sono i vantaggi di un misuratore di portata a ultrasuoni?
Con un misuratore di portata a ultrasuoni è possibile effettuare misure in modo mobile, rapido e flessibile. Mobile, perché può essere utilizzato ovunque grazie alle sue dimensioni maneggevoli e all'alimentazione autonoma tramite una batteria ricaricabile. Veloce, perché dopo la configurazione del misuratore di portata e l'installazione del sensore nel sistema di tubazioni, la misurazione può essere avviata immediatamente. Flessibilità, perché il misuratore di portata a ultrasuoni consente di installare diversi sensori in tubi di diverso diametro e di diverso materiale. Allo stesso tempo, è in grado di misurare un'ampia gamma di fluidi in un ampio intervallo di temperatura.

Calibrazione di un misuratore di portata a ultrasuoni

La calibrazione di un misuratore di portata a ultrasuoni viene solitamente eseguita confrontando i valori misurati con quelli di un altro dispositivo affidabile. In un nuovo metodo brevettato solo nel 2020, i misuratori di portata a ultrasuoni che utilizzano il metodo della differenza del tempo di transito vengono calibrati modificando la distanza tra i sensori come previsto. Questo cambiamento nella posizione dei sensori, come il movimento di un fluido che scorre, permette di valutare le differenze di tempo di transito nei segnali acustici generati dal misuratore di portata a ultrasuoni. Poiché in questo metodo vengono misurati solo il tempo e la distanza, il misuratore di portata a ultrasuoni può essere calibrato con elevata precisione per il metodo della differenza di tempo di transito, indipendentemente dal fluido in transito e dalla geometria del tubo.

Nel suo laboratorio di metrologia, PCE Instruments utilizza uno stand di calibrazione a flusso, dove l'acqua viene pompata attraverso un sistema chiuso di tubi di rame durante la calibrazione. La portata può essere controllata da valvole e modificando la velocità della pompa sul pannello di controllo. Attualmente vengono eseguite calibrazioni a punto singolo, mentre il sistema pompa a una pressione fissa di circa 4 bar. Le quattro sezioni di misura sono disposte l'una sull'altra sotto forma di lunghe sezioni orizzontali. Il misuratore di portata di riferimento è installato nel tubo superiore. I sensori del misuratore di portata a ultrasuoni da calibrare sono fissati in uno dei tre tubi inferiori mediante strisce di velcro. Le dimensioni dei tubi di rame sono 28,0 x 1,0 mm per i due tubi superiori, 54,0 x 1,5 mm per il terzo tubo dall'alto e 88,9 x 2,0 mm per il tubo inferiore.

Come riferimento viene utilizzato un misuratore di portata magnetico di facile utilizzo e lettura del tipo induQ VMM di SIKA, installato nel sistema. Durante la misurazione, nel tubo di misura del misuratore di portata di riferimento viene generato un campo magnetico di intensità costante. Il campo magnetico induce una tensione nell'acqua conduttrice che scorre, il cui livello è proporzionale alla portata. Viene misurata la tensione, da cui si determina la velocità del flusso e la si visualizza in metri al secondo.

Il valore misurato indicato dal misuratore di portata a ultrasuoni da calibrare viene confrontato con questo valore. Naturalmente, il confronto diretto dei valori misurati funziona solo se entrambi i punti di misura hanno la stessa sezione trasversale del tubo e le stesse condizioni di flusso. Pertanto, nella stazione di calibrazione del flusso di PCE Instruments, se il misuratore di portata a ultrasuoni viene calibrato sul tubo di sezione 28,0 x 1,0 mm, può essere confrontato direttamente con il valore del misuratore di portata di riferimento induttivo magnetico. Per le altre due sezioni trasversali è possibile leggere il valore nominale corretto della velocità di flusso su un dispositivo di valutazione separato.

Quando si determina la velocità del flusso con i sensori a ultrasuoni, la velocità sonica del fluido in movimento gioca un ruolo decisivo. Tuttavia, la velocità sonica dipende non solo dalla composizione del materiale, ma anche dalla sua temperatura. Pertanto, la temperatura del fluido deve sempre essere presa in considerazione quando si determina la velocità di flusso con il misuratore di portata a ultrasuoni. L'unità di valutazione nello stativo di calibrazione del flusso, appena sopra i tubi di calibrazione, indica la velocità del flusso e anche la temperatura dell'acqua per mezzo di un sensore integrato nel tubo. Inoltre, vengono registrati anche i valori attuali di temperatura e umidità dell'aria.

Il certificato di taratura di fabbrica del misuratore di portata a ultrasuoni riporta le condizioni ambientali, il dispositivo di taratura, la procedura di taratura, le condizioni di misurazione e i risultati del confronto tra il valore nominale e quello effettivo. Se il valore effettivo visualizzato dal misuratore di portata a ultrasuoni si discosta dal valore nominale (set point) del dispositivo di riferimento più di quanto specificato sul dispositivo stesso.

Misuratore di portata a ultrasuoni con misurazione della quantità di calore

I misuratori di portata a ultrasuoni possono essere utilizzati anche per determinare il calore quando vengono utilizzati sensori aggiuntivi per determinare la temperatura del fluido prima e dopo l'emissione di calore. Per le misurazioni puntuali, sono particolarmente adatti i dispositivi mobili, che sono facili e veloci da montare e smontare e che, inoltre, non causano perdite nella tubazione. Il misuratore di portata a ultrasuoni è in grado di misurare la portata senza interferenze nel sistema di tubazioni e senza contatto diretto con il mezzo di trasferimento del calore o il refrigerante. Particolarmente pratici sono i dispositivi per la misurazione della temperatura, in cui i sensori a ultrasuoni e i sensori di temperatura sono fissati con il velcro.

Questo set di misuratori di calore a ultrasuoni mobili comprende solitamente tre componenti: il misuratore di portata a ultrasuoni, un registratore di dati di temperatura a due canali e il software per la valutazione dei dati. Il misuratore di portata a ultrasuoni determina la portata. Da questa velocità di flusso e dalla sezione trasversale del tubo precedentemente inserita, determina il volume che scorre attraverso il tubo. Il data logger della temperatura registra le temperature di mandata e ritorno del sistema di tubazioni. A questo scopo, un sensore di temperatura a contatto è collegato all'esterno del tubo di mandata e un altro al tubo di ritorno. I dati di misura e di calcolo dei due dispositivi possono essere memorizzati o trasferiti a un computer durante la misurazione.

Il software di valutazione, appositamente adattato a questi dispositivi, calcola la potenza termica in kW o kJ/h e la quantità di calore in kJ o kWh durante il periodo di misurazione a partire dai dati trasmessi sulla portata volumetrica e sulla differenza di temperatura tra il tubo di mandata e quello di ritorno. Consente la visualizzazione immediata dei dati registrati e calcolati in forma tabellare e grafica, permettendo la valutazione diretta delle misure in loco con un computer portatile. Se non è possibile effettuare una valutazione immediata sul punto di misura, i dati di misura memorizzati nel misuratore di portata a ultrasuoni e nel data logger della temperatura possono essere trasferiti e valutati successivamente in ufficio.

Il misuratore di portata a ultrasuoni per la determinazione della quantità di calore consente di effettuare misure rapide e semplici nel campo della tecnologia di condizionamento e nell'industria, sia per misure di controllo a campione in vari punti che per il monitoraggio continuo di sistemi di riscaldamento o raffreddamento. Poiché i sensori non entrano in contatto con il fluido di trasferimento del calore durante la misurazione, il misuratore di portata a ultrasuoni può essere utilizzato senza problemi con fluidi aggressivi, ma anche in aree con elevati requisiti igienici, come nell'industria farmaceutica e nella produzione alimentare. Anche il processo di misurazione dall'esterno è spesso preferibile, in quanto non è necessario arrestare il processo per la misurazione e il comportamento del flusso del fluido non è influenzato dai sensori nei punti di misurazione.

L'accuratezza di misura dei misuratori di portata a ultrasuoni e dei termometri può essere controllata regolarmente in un laboratorio metrologico particolarmente adatto e confermata da un rapporto din taratura ISO. A tal fine, il laboratorio metrologico deve essere dotato di un apposito supporto per la calibrazione del flusso.

Applicazioni e campi di utilizzo dei misuratori di portata a ultrasuoni

I misuratori di portata a ultrasuoni sono utilizzati in un numero sempre maggiore di settori tecnici, poiché misurano senza influenzare il comportamento del flusso e possono essere ottimizzati per diverse applicazioni. L'utente può scegliere tra un'ampia gamma di modelli per uso mobile o per installazione fissa. I requisiti igienici più elevati possono essere soddisfatti sia per i dispositivi in linea che per quelli in cui il sensore non è a contatto diretto con il fluido in transito. La possibilità di misurare dall'esterno consente di registrare la velocità del flusso in sistemi di tubazioni esistenti senza problemi e senza dover tagliare il tubo. Sono disponibili misuratori di portata a ultrasuoni omologati per le misurazioni legali, ad esempio per la fatturazione del consumo di acqua, altri liquidi, gas, vapore o aria compressa o persino idrogeno.

Tecnologia medica e di laboratorio
In medicina e nell'analisi di liquidi e gas, i misuratori di portata a ultrasuoni sono utilizzati per controllare con precisione le basse portate. In terapia intensiva, durante le operazioni, in dialisi o nell'analisi dei gas respiratori, sono stati sviluppati sensori speciali per monitorare le portate. Vengono posizionati sopra i tubi abituali e misurano la portata dall'esterno con grande precisione.

Prodotti farmaceutici e biotecnologie
Nella produzione di farmaci e nelle biotecnologie, sono essenziali anche l'elevata purezza delle sostanze e l'esatta aderenza ai rapporti di flusso previsti. Il misuratore di portata a ultrasuoni può essere utilizzato sia per dosare i componenti liquidi come richiesto, sia per controllare i processi di pulizia specificati.

Produzione di semiconduttori
Nella produzione di semiconduttori, l'ambiente di produzione richiede requisiti particolari, poiché anche il più piccolo corpo estraneo può rendere inutilizzabili i componenti. Nel processo di produzione vengono utilizzati diversi liquidi abrasivi, adesivi o corrosivi di elevata purezza. Per garantire che i vari processi si svolgano in modo sicuro ed efficiente, la portata delle sostanze può essere monitorata in modo continuo e non intrusivo mediante un misuratore di portata a ultrasuoni.

Industria chimica e petrolchimica
Nell'industria chimica e petrolchimica, il misuratore di portata a ultrasuoni consente di misurare in sicurezza sostanze aggressive o tossiche. Che si tratti di controllo di processo, dosaggio di additivi o monitoraggio continuo della linea, il misuratore di portata a ultrasuoni è adatto a un'ampia gamma di compiti. Per le aree potenzialmente esplosive sono disponibili modelli con protezione ATEX.

Petrolio, gas, teleriscaldamento, raffreddamento
Nel campo della fornitura di energia termica, il misuratore di portata a ultrasuoni non è adatto solo per il trasferimento della custodia o per la misurazione del consumo interno continuo. Può essere utilizzato anche per misure di controllo a campione in sistemi esistenti. Ad esempio, è adatto per gli audit energetici, per il coordinamento dei componenti del sistema e per l'ottimizzazione dei processi. Ma l'ispezione dei misuratori di consumo a installazione fissa può essere effettuata anche con un misuratore di portata a ultrasuoni mobile adatto.

Gestione dell'acqua e delle acque reflue
Per la misurazione dei consumi nelle reti di distribuzione dell'acqua potabile, sono disponibili misuratori di portata a ultrasuoni calibrati per la misurazione in linea, che non richiedono una sezione di ingresso o di uscita aggiuntiva. Il valore del consumo accumulato non solo viene visualizzato, ma può anche essere letto in modalità wireless. In questo modo si evita di dover scendere in cantina per la lettura. Inoltre, i dati di misurazione di questi contatori d'acqua possono essere utilizzati per rilevare le perdite nell'impianto domestico o per limitare la posizione e l'entità delle perdite in caso di guasti nella rete dell'acqua potabile.

Questi contatori digitali non devono più essere sostituiti ogni 6 anni come i vecchi contatori meccanici, ma solo dopo 15 anni. Pertanto, un misuratore di portata a ultrasuoni offre notevoli vantaggi come misuratore d'acqua sia per il fornitore che per il cliente finale. Sono disponibili anche misuratori di portata a ultrasuoni speciali per le acque reflue e per il monitoraggio del livello e della portata dei fiumi, ad esempio in caso di forti precipitazioni.

Misuratore di portata a ultrasuoni per portate molto piccole in medicina e nell'industria

Il misuratore di portata a ultrasuoni è adatto anche per il monitoraggio di portate molto piccole nella produzione farmaceutica, nelle biotecnologie, nella produzione di semiconduttori e nella tecnologia medica. È necessario fare una distinzione tra i sistemi clamp-on e quelli in linea. Mentre i sensori di un misuratore di portata a ultrasuoni clamp-on sono posizionati all'esterno del tubo e non hanno contatto diretto con il fluido, nei sistemi in linea sono bagnati direttamente dal fluido.

I misuratori di portata a ultrasuoni ad alta precisione, appositamente progettati per piccoli volumi di flusso, sono utilizzati in medicina, ad es.

• ventilatori
• sistemi di assistenza cardiaca
• macchine cuore-polmoni
• macchine per dialisi
• macchine trasfusionali
• nell'analisi dei campioni nei gascromatografi

Nell'industria, questi dispositivi possono essere utilizzati, tra l'altro, per controllare la miscelazione degli ingredienti e il dosaggio delle soluzioni detergenti e dell'acqua di raffreddamento di processo secondo criteri specifici. I misuratori di portata a ultrasuoni per piccole portate sono sempre più integrati nei flussi di processo di molti settori, tra cui

• nell'industria farmaceutica
• nella tecnologia di laboratorio
• nelle biotecnologie
• nella produzione di semiconduttori

Come nel campo medico, ma anche in molte applicazioni industriali, il controllo preciso di piccole portate è molto importante, il misuratore di portata a ultrasuoni utilizzato è dotato di interfacce. Attraverso queste interfacce, i valori misurati vengono trasmessi direttamente al controllore di processo. Se necessario, le pompe o le valvole possono essere controllate automaticamente. Alcuni dispositivi combinano sensori per il rilevamento di bolle d'aria, in modo da poter rilevare le bolle indesiderate e segnalarle automaticamente.

Le bolle d'aria sono assolutamente indesiderabili, non solo nella maggior parte dei trasferimenti di liquidi nelle applicazioni mediche, ma anche in molte applicazioni di liquidi a basso dosaggio nell'industria. Ad esempio, una bolla d'aria in un fotoresistenza può rendere inutilizzabili i componenti rivestiti e le sacche d'aria nell'acqua di raffreddamento possono causare interruzioni del processo.