CLAMP-ON FLOW METERS: IL FUNZIONAMENTO DEL FLUSSOMETRO A ULTRASUONI 

CLAMP-ON FLOW METERS: IL FUNZIONAMENTO DEL FLUSSOMETRO A ULTRASUONI 

Pressione, Temperatura, Portata e Livello sono le principali variabili che vengono misurate nei processi industriali e di automazione.

Per quanto riguarda la misura di portata, o di flusso, il mercato offre un’ampia gamma di misuratori, e ognuno di essi presenta vantaggi per determinate applicazioni e svantaggi per altre.

Va notato che la maggior parte dei misuratori di flusso disponibili sono inseriti in linea, ovvero all’interno del flusso; questo per garantire il passaggio del fluido attraverso il misuratore stesso.

È importante sottolineare che non è sempre un vantaggio inserire in linea un misuratore, perché nel caso lo si debba rimuovere per manutenzione, non sempre si è in grado di intercettare la linea per poter smontare lo strumento.

In altri casi il misuratore è richiesto per rilievi temporanei sull’impianto, ovvero di verifica, e anche in questo caso installare un misuratore in linea non risulta agevole.

Per risolvere questi problemi, il flussimetro Clamp-on è una soluzione estremamente pratica, affidabile ed economica.

MISURATORI DI PORTATA A ULTRASUONI: FUNZIONAMENTO

Approfondiamo allora il funzionamento dei misuratori di portata a ultrasuoni Clamp-on.

I misuratori di portata a ultrasuoni Clamp-on sono dispositivi utilizzati per misurare la portata volumetrica di un fluido all’interno di un condotto senza la necessità di interrompere il flusso stesso. La tecnologia “Clamp-on” si basa sull’utilizzo di trasduttori a ultrasuoni che vengono montati esternamente sul condotto attraverso cui scorre il fluido; emettendo onde ultrasoniche attraverso la parete del condotto, questi trasduttori misurano il tempo che impiega l’eco di ritorno.

I misuratori di portata a ultrasuoni, sia fissi che Clamp-on, sono infatti basati sul principio del “Tempo di Transito”, il quale – come anticipato – richiede l’installazione di una coppia di trasduttori sulla superficie esterna del tubo, per generare impulsi ultrasonici. Questi segnali viaggiano attraverso la parete del tubo e attraverso il liquido, da un sensore all’altro, sia nella direzione del flusso che in senso contrario.

Principio di funzionamento

Nella tecnica del tempo di transito, due trasduttori ultrasonici fungono sia da generatori di segnali che da ricevitori e sono in comunicazione acustica tra loro.

Nel corso del funzionamento dei misuratori di portata a ultrasuoni, ciascun trasduttore funziona prima come trasmettitore, generando un numero di impulsi sonori, quindi come ricevitore per un numero identico di impulsi.

Secondo il principio del metodo applicato, le onde sonore che viaggiano nella direzione del flusso si muoveranno più velocemente in un Tempo T1 rispetto a quelle che viaggiano in direzione contraria al flusso, in un Tempo T2.

La differenza T2 – T1 è definita Tempo di Transito ed è direttamente proporzionale alla velocità del liquido e quindi ai valori di flusso associati.
Mentre elementi come il profilo di flusso, il tipo di liquido e il materiale del tubo potrebbero avere un effetto sulla misura, l’elettronica del misuratore li compenserà e si adeguerà ai cambiamenti per fornire misurazioni affidabili.

I misuratori di portata a ultrasuoni Clamp-on hanno un ampio spettro di applicazioni e utilizzi.

La precisione di questi strumenti può raggiungere valori migliori dello 0,5%, sebbene nella pratica generale si attesti da +/- 0,5% a +/- 2,0%. Offrono inoltre un’eccellente ripetibilità, da circa 0,2% a 0,3%.

Altre caratteristiche di rilievo sono le seguenti:

• nessuna deriva
• nessuna caduta di pressione
• nessuna ostruzione al flusso
• basso costo di installazione
• nessuna manutenzione ordinaria
• eventuale sostituzione facile e immediata, senza necessità di dover interrompere la linea.

Inoltre, i misuratori di portata Clamp-on possono gestire flussi bidirezionali e un’ampia gamma di temperature operative, e offrono un rapporto di turndown molto elevato.

Ma non solo: i principali vantaggi dei misuratori di portata a ultrasuoni Clamp-On sono la loro versatilità ed economicità.

Benefici

Dopo aver approfondito il funzionamento del flussometro a ultrasuoni Clamp-on, vediamo quali sono i vantaggi nell’ambito del controllo di processo industriale.

I misuratori di portata a ultrasuoni Clamp-on non comportano:

• tagli
• saldature
• costi
• modifiche alle tubazioni e lavori di ingegneria
• rischio di perdite o contaminazione del tubo e dell’area circostante

I misuratori di portata a ultrasuoni Clamp-on presentano inoltre i seguenti benefici:

• non hanno parti mobili, per una lunga vita lavorativa
• sono adatti per un’ampia varietà di tipologie di liquidi
• garantiscono una misurazione semplice, indipendentemente dalla pressione del liquido o dalla conduttività
• assicurano risultati ripetibili e accurati, anche in condizioni non ideali
• non richiedono alcuna calibrazione periodica
• possono operare in ambienti difficili e pericolosi

In aggiunta:

• Richiedono un’installazione rapida, economica e facile
• Sono semplici da utilizzare
• Sono robusti e progettati per un utilizzo semplificato
• Sono dotati di ingressi analogici addizionali per trasmettitori di temperatura
• Consentono la misurazione di energia termica
• Nei modelli a doppio canale è possibile misurare il flusso in due tubi separati, utilizzando un’elettronica e due coppie di trasduttori
• Comportano un basso costo di ownership rispetto ad altre tecnologie
• Le versioni portatili forniscono controlli temporanei dei processi o dei contatori in linea esistenti
• Per supporto immediato sulle applicazioni rivolgersi a personale qualificato

Lo sviluppo dei nuovi misuratori Clamp-on pone l’utente al centro del processo di progettazione, offrendogli la possibilità di sviluppare progetti con la miglior tecnologia e prendendo in considerazione sia i punti di forza che le limitazioni che incontrano gli utenti nella realtà quotidiane del loro lavoro.

I flussometri a ultrasuoni Clamp-on misurano un’ampia gamma di fluidi, inclusi liquidi come:

Alcuni misuratori sono idonei anche per determinati gas:

I misuratori Clamp-on hanno anche la possibilità di distinguere tra fluidi diversi che sono talvolta trasportati dalla stessa condotta, come spesso accade nell’industria petrolifera.

Si distinguono, inoltre, per tre applicazioni principali:

• come installazione in sito o fissa
• come misuratore di controllo per valutare il corretto funzionamento dei misuratori esistenti
• come versatili misuratori multiuso, che possono essere spostati da un impianto a un altro per raccogliere dati secondo necessità

I MISURATORI DI PORTATA A ULTRASUONI CLAMP-ON KATRONIC PROPOSTI DA SELEMARK

Per una misura di portata semplice, efficace e ottimizzata, Selemark propone una gamma di dispositivi caratterizzati da un elevato livello di innovazione: i misuratori di portata a ultrasuoni Clamp-on prodotti da Katronic per liquidi e gas, detti KAT Flow. Disponibili nei modelli sia fissi che portatili, i misuratori di portata Katronic assicurano elevate prestazioni e alti standard qualitativi.

Si tratta di strumenti semplici da installare e da usare, essendo dotati di menu intuitivo, di procedura guidata di configurazione e dell’esclusivo Assistente di Posizionamento del sensore. Sono adatti a operare su tubazioni realizzate con materiali standard e con grande varietà di diametri, e possono operare con liquidi di processo che spaziano dall’acqua pura fino a prodotti chimici ed effluenti.

I dispositivi KAT Flow sono progettati per misurare la velocità del fluido con un range compreso tra 0,01 e 25 m/s, offrendo un’elevata precisione con una ripetibilità dello 0,15%.

Al fine di assicurare prestazioni costanti e affidabili nel lungo termine, tutti i modelli di KAT Flow sono dotati di trasduttori in acciaio inossidabile e alloggiamenti progettati appositamente per resistere alle condizioni ambientali più estreme.

Vediamo i principali modelli proposti da Selemark:

• Kat Flow 100: si tratta di un trasmettitore di portata a ultrasuoni Clamp-on caratterizzato da un design compatto e robusto, ideale per installazioni permanenti e la misura del flusso su tubi singoli.
• Kat Flow 150: è un misuratore flessibile e performante, con specifiche complete e molteplici opzioni di configurazione. Il design modulare pratico e la vasta scelta di trasduttori rendono questo strumento adatto a un’ampia varietà di applicazioni, dalla misurazione di portata con acqua al monitoraggio del flusso di energia, fino al controllo automatizzato del processo, e molti altri impieghi.
• Kat Flow 170: questo strumento, grazie alla sua robustezza, rappresenta la scelta ottimale per applicazioni in condizioni ambientali difficili. Per affrontare queste complesse sfide d’impiego, Kat Flow 170 è dotato di custodie in alluminio o acciaio. La sua progettazione mira a garantire un funzionamento continuo in aree pericolose (Zona 1 e 2) per un’ampia gamma di applicazioni, fornendo soluzioni semplici per soddisfare anche le esigenze tecniche più complesse.
• Kat Flow 180: questo modello di misuratore di portata KAT Flow, oltre che con i liquidi, può essere impiegato anche nelle misurazioni di flusso di gas, mantenendo la connessione non invasiva Clamp-on. Il nuovo KAT Flow 180 rappresenta una svolta significativa nelle misurazioni di flusso di gas, operando anche in tubi in acciaio e in condizioni di alta pressione.
• Kat Flow 200: è uno strumento portatile dal grande potenziale racchiuso in dimensioni compatte. Leggero e facile da utilizzare con una sola mano, è ideale per spazi ristretti o lavori in altezza. Nonostante la sua semplicità, offre prestazioni di misurazione paragonabili a dispositivi più complessi e costosi, garantendo al contempo la qualità e la robustezza tipiche dei trasduttori Katronic.
• Kat Flow 210: è un misuratore di portata portatile progettato per fornire misurazioni affidabili indipendentemente dalle condizioni operative. Dotato di tecnologia avanzata della batteria e di un resistente alloggiamento impermeabile, è ideale per installazioni a lungo termine in aree remote con limitato accesso all’alimentazione e potenziali esposizioni ad ambienti gravosi. L’ulteriore potenziamento con sensori IP 68 in acciaio inossidabile K1N aumenta la protezione dagli urti, garantendo un equilibrio ottimale tra affidabilità, robustezza e autonomia.
• Kat Flow 230: un flussimetro portatile con specifiche avanzate, progettato per situazioni che richiedono misurazioni complete unite a un’operatività semplice. Con due canali di misura, può monitorare simultaneamente due tubi o migliorare la precisione in condizioni non ideali. Inoltre, offre diverse opzioni per adattarsi a una vasta gamma di esigenze applicative.

 Nicola Sodo