Come scegliere un misuratore di portata

Misuratore di portata, flussometro e flussimetro sono termini diversi che designano un unico strumento la cui funzione è quella di misurare la quantità di fluido che circola in un tubo o in un condotto in un dato intervallo di tempo. La misura di portata è indispensabile per eseguire la maggior parte dei processi industriali.
A seconda del modello, i misuratori di portata si avvalgono di tecnologie di misurazione diverse. La scelta tra i vari modelli disponibili sul mercato avverrà in base al tipo di fluido di cui si vuole misurare la portata (liquido o gassoso, pulito o con particelle in sospensione), nonché in base alle condizioni operative, ossia alla temperatura e alla pressione di processo.

In questa guida non vengono trattati gli indicatori di flusso, in quanto non misurano il flusso, bensì indicano se il fluido in questione si sposta o no lungo il circuito.

Misuratori di portata: vedi i prodotti

  • Misuratori di portata: quale scegliere?

    Esistono diversi tipi di misuratori di portata e più tecnologie di misura, che sfruttano fenomeni fisici diversi. La maggior parte di queste tecnologie misura il flusso volumetrico, detto anche portata volumetrica o volumica, cioè il volume di fluido che attraversa una sezione specifica di un tubo in un determinato intervallo di tempo. Tuttavia, esistono altre tecnologie che misurano invece il flusso di massa, o portata massica, cioè la massa di fluido che attraversa il tubo in un dato punto e in un determinato intervallo di tempo. Quando le caratteristiche del fluido (ad esempio, la densità) sono note, il flusso volumetrico può essere calcolato a partire dalla portata massica, e viceversa. Naturalmente, è preferibile optare per una tecnologia che permetta di eseguire direttamente il tipo di misurazione desiderato.

    Le caratteristiche del fluido sono un altro criterio importante nella scelta della tecnologia dei misuratori di portata. La seguente tabella mostra la compatibilità tra i diversi tipi di fluidi e i vari di dispositivi.

    Tipo di misuratore di portata Caratteristiche del fluido
    • Liquidi puliti; gas puliti
    • Liquidi puliti, a basso o alto contenuto di particelle in sospensione; gas puliti, gas con particelle in sospensione
    • Liquidi puliti, con particelle in sospensione, viscosi; gas puliti
    • Liquidi puliti, con particelle in sospensione, viscosi; gas puliti
    • Liquidi puliti, a basso o alto contenuto di particelle in sospensione, viscosi, conduttori, polifasici
    • Liquidi puliti, con particelle in sospensione; gas puliti
    • Liquidi puliti, a basso o alto contenuto di particelle in sospensione, viscosi
    • Liquidi puliti, a basso o alto contenuto di particelle, polifasici; gas puliti, con particelle in sospensione
    • Liquidi puliti; gas puliti, con particelle in sospensione

    Anche il tipo di montaggio del misuratore di portata è un criterio di scelta importante. Da questo punto di vista, il dispositivo andrà scelto tenendo conto delle caratteristiche dell’impianto. Nelle tubazioni, ad esempio, gomiti e valvole interferiscono con il flusso del fluido e alcune tecnologie di misura sono sensibili a questo tipo di interferenze. Per evitare errori di misurazione, i misuratori di portata dovranno essere installati a valle di un tratto di tubo rettilineo di una certa lunghezza. La lunghezza del tubo rettilineo a monte del dispositivo varierà a seconda della tecnologia del dispositivo e del diametro del tubo, ed è sempre espressa in relazione al diametro del tubo stesso. Ad esempio, 10 a 30 D significa che a monte del misuratore di portata dovremo lasciare un tratto di tubo rettilineo lungo da 10 a 30 volte il diametro interno del tubo. In questo caso, se il diametro in questione è di 10 cm, il tratto rettilineo a monte del flussometro dovrà misurare non meno di 100 e non più di 300 cm.

    La seguente tabella fornisce delle indicazioni in merito alla lunghezza del tratto rettilineo da lasciare a monte dei misuratori e dei diametri più comuni per tipo di tecnologia.

    Tipo di misuratore di portata Lunghezza tratto rettilineo a monte Diametro del tubo
    • Diaframma
    10 a 30 D 0,25 a 1 m
    • Venturi
    5 a 10 D 0,05 a 1,2 m
    • Con galleggiante
    0 0,004 a 0,12 m
    • A ingranaggi
    0 0,003 a 0,3 m
    • Elettromagnetico
    5D 0,002 a 2,6 m
    • A vortice (vortex)
    15 a 25 D 0,015 a 0,3 m
    • A ultrasuoni
    5 a 20 D 0,025 a 4 m
    • Ad effetto Coriolis
    0 0,001 a 0,15 m
    • Termico
    0 0,003 a 0,12 m

    Oltre a questi parametri, la scelta di un misuratore di portata dipenderà anche dalla temperatura e dalla pressione del fluido, dal campo di misura previsto e dal segnale di uscita (lettura diretta, uscite analogiche o digitali, ecc.).

  • Quando optare per un misuratore di portata a diaframma?

    Misuratore di portata a diaframma ROSEMOUNT

    Per misurare la portata volumetrica di un fluido liquido o gassoso pulito, è consigliato l’uso di un misuratore di portata a diaframma, chiamato anche misuratore di portata a membrana o orifizio tarato.

    Il principio di funzionamento di questi dispositivi è relativamente semplice: la piastra perforata installata all’interno della tubazione (diaframma) oppone resistenza al flusso e provoca una caduta di pressione del fluido stesso. Il flussometro misura la differenza di pressione a monte e a valle del diaframma e determina la portata volumetrica. I misuratori di portata a diaframma non sono compatibili con i fluidi con particelle in sospensione, in quanto l’abrasione causata dalle particelle finisce per danneggiare l’orifizio e modificarne la forma e le dimensioni, il che incide sulla misurazione.

    Sono strumenti di uso comune, essenzialmente per la loro precisione ed economicità.

    Per installare un misuratore di portata a diaframma sarà necessario sostituire una porzione di tubo con il misuratore stesso.

  • Quando optare per un misuratore di portata Venturi?

    Misuratore di portata di tipo Venturi Arthur Grillo

    I misuratori di portata di tipo Venturi, o tubi Venturi, sono utilizzati per misurare la portata volumetrica di fluidi liquidi e gassosi, siano essi puliti o con particelle in sospensione. I flussometri di questo tipo misurano la differenza di pressione generata dal passaggio del fluido nel tubo Venturi, essendo questa differenza proporzionale al flusso del fluido.

    Oltre a offrire un buon livello di precisione – il loro margine di errore si situa intorno allo 0,5% –, questi misuratori di portata si distinguono anche per una maggiore resistenza alle particelle rispetto ai modelli a membrana e sono di conseguenza più adatti ai fluidi con particelle solide in sospensione.

    In termini di installazione, è opportuno sapere che il misuratore di portata di tipo Venturi andrà a sostituire una parte del tubo su cui verrà installato.

  • Quando optare per un misuratore di portata ad ingranaggi?

    Misuratore di portata a ingranaggi KRACTH

    Misuratore di portata a ingranaggi KRACTH

    I misuratori di portata ad ingranaggi servono a misurare la portata volumetrica dei fluidi liquidi. In questi dispositivi il passaggio del fluido fa ruotare due ingranaggi ovali. Poiché la portata volumetrica è costante ad ogni rotazione dell’ingranaggio, è sufficiente contare il numero di giri per unità di tempo per calcolare la portata volumetrica. Grazie alla loro struttura, molto robusta, i misuratori di portata ad ingranaggi sono particolarmente adatti per fluidi ad alta viscosità.

  • Quando optare per un misuratore di portata elettromagnetico?

    Misuratore di portata elettromagnetico LTH Electronics

    Misuratore di portata elettromagnetico LTH Electronics

    I misuratori di portata elettromagnetici possono misurare la portata di liquidi con conducibilità elettrica, compresi i liquidi abrasivi o con elevato contenuto di particelle in sospensione. Il fluido conduttivo attraversa un campo magnetico, mentre la tensione indotta, che è direttamente proporzionale alla portata, viene catturata dagli elettrodi. Ciò permette di calcolare la portata con estrema precisione. Questi dispositivi sono particolarmente resistenti e quindi adatti a misurare la portata in condizioni di funzionamento gravose.

    Non avendo parti mobili, i misuratori di portata elettromagnetici non richiedono alcuna manutenzione. Inoltre, offrono misurazioni molto accurate ad un prezzo accessibile.

  • Quando optare per un misuratore di portata a turbina?

    Misuratore di portata a turbina MEDENUS

    I misuratori di portata a turbina sono utilizzati per misurare la portata di gas e liquidi. Il flusso del fluido muove una turbina (rotore), la cui velocità di rotazione è direttamente proporzionale alla velocità del fluido.

    Questa tecnologia è molto efficace per misurare portate elevate: a portate basse, infatti, la turbina ruota troppo lentamente per ottenere una misura corretta.

    Si tratta di misuratori precisi, che reagiscono rapidamente alle variazioni di flusso. Inoltre, poiché la misura è indipendente dalla pressione e dalla temperatura del fluido, possono operare con fluidi ad alte pressioni e temperature.

    Essendo una parte mobile, tuttavia, la turbina è soggetta ad usura, e ciò fa sì che questi misuratori di portata richiedano una manutenzione regolare.

  • Quando optare per un misuratore di portata ad ultrasuoni?

    Misuratore di portata BLUE-WHITE

    I misuratori di portata ad ultrasuoni trovano impiego sia nella misurazione della portata di liquidi puliti che di liquidi con un contenuto elevato o molto elevato di particelle sospese, tra cui i liquidi moderatamente viscosi.

    Il loro principio di funzionamento è relativamente semplice: due trasduttori emettono e ricevono alternativamente degli ultrasuoni che attraversano il fluido, e la differenza tra i tempi di transito è proporzionale alla velocità del fluido e quindi alla portata.

    Il vantaggio principale dei misuratori di portata ad ultrasuoni è che i trasduttori non devono essere inseriti nel flusso, ma possono essere montati in prese esistenti o all’esterno della tubazione. Di conseguenza, possono essere utilizzati per misurazioni spot senza che sia necessario interrompere il flusso per installare i trasduttori.

    I misuratori di portata ad ultrasuoni sono tuttavia costosi e non sono adatti alla misurazione delle basse portate.

  • Quando optare per un misuratore di portata ad area variabile (a galleggiante)?

    Misuratore di portata ad area variabile KOFLOC

    I misuratori di portata ad area variabile sono utilizzati per misurare il flusso volumetrico di liquidi puliti, con basso contenuto di particelle in sospensione e viscosi, così come di gas puliti. Si sconsiglia tuttavia il loro utilizzo per liquidi altamente viscosi o con un elevato contenuto di particelle in sospensione.

    Questo tipo di misuratore deve essere montato in posizione verticale, in quanto il fluido scorre dal basso verso l’alto spingendo il galleggiante all’interno del tubo. L’altezza alla quale si stabilizza il galleggiante indica il valore di portata, che viene letto direttamente grazie a un tubo graduato trasparente.

    Si tratta di modelli a basso costo, che non consentono la trasmissione automatica dei risultati di misura ad un sistema di gestione del processo.

  • Quando optare per un misuratore di portata di tipo Vortex?

    Misuratore di portata vortex Bronkhorst

    Il misuratore di portata vortex, o misuratore di portata a vortice, sfrutta il fenomeno dei vortici che si creano in un fluido a valle di un ostacolo, simili, cioè, ai vortici che si formano ad esempio in prossimità dei pilastri di un ponte battuto dal vento. Tali vortici si distaccano poi dall’ostacolo quando questo viene trascinato via dal passaggio del fluido. Un sensore di pressione rileva l’impulso generato da ogni vortice. Il numero di vortici, e quindi di impulsi, è proporzionale al flusso del fluido.

    I misuratori di portata a vortice sono utilizzati per misurare il flusso di liquidi, gas e vapori. Possono essere utilizzati anche per fluidi con particelle in sospensione, nel qual caso, però, richiederanno regolarmente interventi di manutenzione.

    Questo tipo di misuratore è adatto per portate elevate. Con flussi troppo bassi, infatti, la formazione di vortici è insufficiente e ciò rende la misurazione imprecisa, se non addirittura impossibile.

  • Quando optare per un misuratore di portata massica a dispersione termica?

    Misuratore di portata massica a dispersione termica Vögtlin

    I misuratori di portata massica a dispersione termica permettono di misurare direttamente la portata massica di liquidi e gas puliti o con particelle in sospensione. Il loro principio di funzionamento è relativamente semplice: un sensore di temperatura riscaldato viene raffreddato dal passaggio del fluido e il suo grado di raffreddamento, direttamente proporzionale alla portata massica del fluido, permette di misurare la portata massica.

    Questi misuratori di portata offrono diversi vantaggi: misurano direttamente la portata massica indipendentemente dalla temperatura e dalla pressione del fluido, non hanno parti in movimento (poca manutenzione richiesta), causano pochi disturbi alla portata (perdite di pressione insignificanti) e, essendo dotati di una piccola sonda, sono disponibili come modelli ad inserto, da inserirsi in apposite prese delle tubazioni.

  • Quando optare per un misuratore di portata ad effetto Coriolis?

    Misuratore di portata ad effetto Coriolis YOKOGAWA

    I misuratori di portata ad effetto Coriolis misurano la portata massica dei fluidi. Questo tipo di flussometro può essere utilizzato per determinare la portata di quasi tutti i fluidi: liquidi e gas puliti, a basso o elevato contenuto di particelle in sospensione. Tuttavia, il loro uso non è consigliato nel caso di fluidi viscosi, conduttivi o multifase.

    Il misuratore di portata Coriolis è costituito da un tubo diritto o a forma di U dotato di sensori di vibrazione all’ingresso e all’uscita del tubo. Quando il fluido scorre attraverso il tubo, questo vibra perpendicolarmente alla direzione del flusso, producendo l’effetto della forza di Coriolis, che provoca a sua volta un ritardo di frequenza delle vibrazioni. Questo ritardo di frequenza, misurato dai due sensori, è direttamente proporzionale al flusso di massa del fluido che attraversa il tubo.

    I misuratori di portata Coriolis hanno il vantaggio di fornire contemporaneamente tre informazioni sul fluido: il flusso di massa, la densità e la temperatura. Tuttavia, hanno ancora un costo molto elevato e dimensioni maggiori rispetto alla maggior parte dei misuratori di portata.

    I misuratori di portata Coriolis trovano impiego principalmente nell’industria farmaceutica, negli impianti di trattamento delle acque, nelle centrali nucleari e nella misurazione e nel trasferimento di gas naturale.

    Per quanto riguarda l’installazione, questi misuratori di portata sono montati direttamente sul tubo, di cui vanno a sostituire una parte.

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