Che cos'è un flussimetro a ultrasuoni
Un flussimetro a ultrasuoni ricava la portata dalla differenza che il movimento introduce nel tempo di transito del suono lungo la tubazione. Due trasduttori si scambiano impulsi e lo strumento confronta i tempi nel verso della corrente e in quello opposto; la differenza è proporzionale alla velocità media del liquido compreso fra i due. Nella vena del fluido non viene inserito nulla e, nella forma a montaggio esterno, non si taglia neppure la tubazione: è questo che rende il tipo la risposta consueta per misurare una linea già esistente senza fermarla.
La famiglia si divide secondo il modo in cui i trasduttori sono fissati. I modelli a montaggio esterno si applicano alla superficie esterna del tubo e convengono alle modifiche di impianti esistenti, alle grandi condutture già pose e alle applicazioni che non ammettono interruzioni. I modelli a inserzione attraversano la parete e arrivano nel fluido, e danno un segnale più robusto sui diametri grandi e sulle pareti spesse. Una terza configurazione usa gli stessi trasduttori per misurare anche il calore, combinando la lettura con una differenza di temperatura ai capi di un circuito: è così che il tipo viene impiegato per la contabilizzazione dell'energia termica e frigorifera.
Questa pagina tratta ciò che decide se una determinata tubazione possa essere misurata in questo modo: il materiale del tubo e la sua parete, il mezzo e il tratto rettilineo disponibile. Tratta anche come il tipo si distingue dal flussimetro elettromagnetico, che misura a contatto con il prodotto e con cui viene messo a confronto così spesso.
Come misura un flussimetro a ultrasuoni
La misura poggia su un fatto semplice: il suono viaggia più velocemente nel verso della portata che in quello opposto. Un trasduttore invia un impulso in diagonale attraverso il tubo e il trasduttore opposto lo riceve; lo stesso scambio avviene poi al rovescio. I tempi di transito differiscono di un quanto che dipende dalla velocità del fluido lungo il percorso e, nota la lunghezza del percorso e la geometria del tubo, lo strumento converte quella differenza in una velocità media e quindi in una portata volumetrica. Poiché il confronto è fra due misure prese attraverso la stessa tubazione, gran parte di ciò che il tubo e il mezzo producono sul segnale si annulla.
Ne segue che lo strumento legge lungo tutto il suo percorso acustico e non in un punto, quindi la sua accuratezza dipende dal fatto che il profilo di velocità sia quello per cui è stato configurato. È qui l'origine della richiesta di tratto rettilineo: un'installazione vicina a una curva o a una valvola presenta un profilo che non corrisponde al percorso, e l'errore compare come uno scostamento costante e non come rumore.
Il montaggio esterno aggiunge una seconda sensibilità. Il segnale attraversa due volte la parete del tubo e dipende dall'accoppiamento fra trasduttore e parete, quindi il materiale della parete, il suo spessore, lo stato della superficie esterna e la qualità dell'accoppiamento fanno tutti parte della misura. Una tubazione che non trasmette bene gli ultrasuoni, o il cui spessore di parete non è noto, non può essere misurata dall'esterno con sicurezza: non perché lo strumento sia sbagliato, ma perché la sua geometria è ignota. I trasduttori a inserzione eliminano quell'incertezza, al prezzo di aprire la tubazione.
Opzioni di configurazione
La maggior parte della specifica è definita da queste decisioni e non dalla classe di accuratezza. Ognuna vincola la successiva, ed è per questo che si chiariscono in ordine.
| Configurazione | Opzioni da definire | Cosa decide davvero |
| Fissaggio dei trasduttori | A montaggio esterno sulla superficie esterna del tubo, oppure a inserzione attraverso la parete | Se la linea deve essere aperta o può essere misurata dove si trova. Il montaggio esterno conviene alle modifiche di impianti esistenti e alle grandi condutture; l'inserzione dà un segnale più robusto su pareti spesse e diametri grandi, ma richiede un fermo impianto. |
| Forma dello strumento | Da parete, portatile o da pannello, sempre con gli stessi trasduttori | Se il flussimetro è un punto fisso di registrazione o uno strumento da rilievo che si porta da un sito all'altro. Un portatile risponde a una domanda di misura; un'unità da parete tiene un totale. |
| Dimensione del trasduttore e intervallo di diametri | Trasduttori piccoli, medi e grandi, ognuno su una fascia di diametri | Il percorso acustico disponibile e quindi la forza del segnale. Un trasduttore scelto per un tubo piccolo non attraversa un tubo grande. |
| Materiale e parete del tubo | Tubi metallici, in materiale plastico e rivestiti, che trasmettono il segnale in modo diverso | Se il tubo può essere misurato dall'esterno, e con quale valore di rivestimento interno e di spessore di parete lo strumento deve essere configurato. |
| Mezzo e temperatura | La famiglia di liquidi e l'intervallo di temperatura per cui i trasduttori sono qualificati | Se il mezzo è in principio candidato, e se il trasduttore che si adatta al tubo resiste anche alla temperatura. |
| Funzione di portata o funzione termica | Solo portata, oppure portata combinata con una differenza di temperatura per la contabilizzazione del calore e del freddo | Se la richiesta riguarda il volume o l'energia. La funzione termica richiede una coppia di sensori di temperatura abbinati, che sono una parte separata del sistema e non un'impostazione dello strumento. |
| Uscita e comunicazione | Uscite a impulsi, in corrente, a relè e seriali, incluso Modbus | Se il segnale viene contato, mostrato come valore istantaneo o letto da un sistema di controllo. |
| Alimentazione | Di rete o in continua a bassa tensione, secondo la forma dello strumento | Se nel punto di installazione esiste un'alimentazione, e se la forma portatile è scelta appunto perché non ne richiede una. |
Come scegliere un flussimetro a ultrasuoni
| Criterio | Perché determina la risposta | Come chiarirlo prima della richiesta |
|---|
| Materiale del tubo e spessore di parete | Il percorso acustico attraversa la parete, quindi una parete ignota è una geometria ignota e la lettura resta senza fondamento | Indichi il materiale, il diametro esterno e lo spessore di parete, e indichi se il tubo è rivestito. |
| Se la tubazione può essere aperta | Decide fra il montaggio esterno e l'inserzione, e fra un rilievo e un'installazione permanente | Indichi se un fermo impianto è possibile e per quanto tempo. |
| Tratto rettilineo disponibile | Lo strumento legge il profilo di velocità lungo il suo percorso, quindi vorticosità e asimmetria diventano un errore sistematico e non rumore | Invii un disegno di ciò che si trova immediatamente a monte e a valle del punto proposto. |
| Mezzo e temperatura | Unitamente al diametro del tubo decidono se esiste un trasduttore che insieme si adatta al tubo e resiste alle condizioni di esercizio | Indichi il liquido, la sua temperatura normale e la sua temperatura massima, e se variano. |
| Solidi e bolle trascinate | Entrambi disperdono il segnale, quindi una vena molto aerata o molto carica di solidi è fuori dal tipo | Indichi se il mezzo trasporta solidi, fibre o gas libero. |
| Se serve un totale, un valore istantaneo o un dato termico | Decide la forma dello strumento, le uscite e se dei sensori di temperatura appartengono alla richiesta | Dica a cosa servirà quel valore e se deve essere registrato o soltanto letto. |
Se qualcuno di questi punti è ancora aperto, invii quanto è già noto. Un preventivo può essere emesso sulla base della descrizione dell'applicazione e precisato quando i punti in sospeso saranno chiariti.
Le alternative più vicine
Questi sono i tipi in cui una richiesta per un flussimetro a ultrasuoni si risolve di solito, e il punto in cui la scelta si decide davvero.
| Alternativa più vicina | Cosa lo distingue da un flussimetro a ultrasuoni |
| Flussimetri elettromagnetici | Stanno immersi nella linea e misurano il liquido direttamente, quindi richiedono un mezzo conduttivo e una tubazione che possa essere aperta. In cambio la loro lettura non dipende dallo stato della parete del tubo né dall'accoppiamento acustico, e mantengono l'accuratezza sui servizi sporchi e abrasivi dove il montaggio esterno diventa marginale. |
| Flussimetri a vortice | Sono la risposta per il vapore e per i gas, che un flussimetro a ultrasuoni non misura. Anche un corpo a vortice non dipende dallo spessore di parete né dall'accoppiamento, ma sta nella vena del fluido ed esige una portata monofase pulita. |
| Flussimetri a turbina | Contano meccanicamente un elemento rotante: accurati ed economici sui liquidi puliti a bassa viscosità nei piccoli diametri. Devono essere montati in linea, e i solidi o il funzionamento a secco li danneggiano. |
| Flussimetri per canale aperto | Per una portata con superficie libera, dove il livello è convertito in un valore istantaneo attraverso un'opera di misura di geometria nota. Un tubo che non lavora pieno non può essere misurato da un flussimetro a ultrasuoni, quindi questa è la risposta quando non esiste una tubazione in pressione su cui misurare. |
| Flussimetri a spostamento positivo | Contano volumi discreti intrappolandoli uno per uno, e questo conviene sui prodotti viscosi e sulla dosatura. Le parti in movimento e la perdita di carico sono ciò che li esclude su una grande conduttura idrica. |
| Flussimetri ad area variabile | Danno un'indicazione locale senza alimentazione, semplice ed economica sulle linee di lavaggio e di servizio. Nessun totale, nessuna lettura a distanza, e non sono adatti a mezzi opachi o sporchi. |
Il flussimetro a ultrasuoni e quello elettromagnetico sono i due tipi che si prendono in considerazione per una grande conduttura idrica già esistente: la domanda che decide di solito è se la tubazione può essere aperta, non quale dei due è più accurato.
Cosa includere nella richiesta
La prima risposta può essere un preventivo anziché una serie di domande, se la richiesta le contiene. Dove un valore non è noto, invii la descrizione del compito di misura e confermeremo ciò che implica.
- Il mezzo, e se trasporta solidi, fibre o gas libero
- Materiale del tubo, diametro esterno e spessore di parete, e se il tubo è rivestito
- Se la tubazione può essere esclusa dal servizio, e per quanto tempo
- Portata minima, normale e massima
- Temperatura normale e massima del mezzo
- Se il valore richiesto è un totale di portata, un valore istantaneo, o il calore oltre alla portata
- Se l'installazione è permanente o è un rilievo
- Uscita richiesta e cosa la leggerà
- Alimentazione disponibile nel punto di installazione
- Tratto rettilineo di tubo disponibile a monte e a valle
- Quantità, porto di destinazione e data di consegna richiesta
