I campi di applicazione dei flussometri spaziano dalle misure delle utenze domestiche alle misurazioni e ai controlli industriali e di laboratorio. L’utilizzo più noto, ma non per questo il più diffuso, è relativo alla misurazione del consumo idrico o del consumo di gas di un’utenza: i comuni contatori dell'acqua o del gas metano includono necessariamente un flussometro, che viene integrato da un convertitore volumetrico per trasformare i metri cubi geometrici in metri cubi standard nel caso della misura del consumo di gas metano.

In realtà, i flussometri industriali hanno ben altre e più importanti applicazioni, tra cui:

  • Misure di portata nell’industria chimica
  • Misure di flusso e portata nell’industria alimentare
  • Applicazioni nel settore della produzione di energia
  • Misure di flusso nel settore farmaceutico
  • Misure di portata nel trattamento delle acque reflue
  • Applicazioni nella rete di distribuzione dell’acqua potabile
  • Misure di flusso di biogas da discariche per impianti di cogenerazione

In particolare:

  • Nell’industria chimica, i flussometri a induzione magnetica o a ultrasuoni vengono impiegati con successo per misure di portata di acidi corrosivi, perché non necessitano di contatto con il fluido; di conseguenza, oltre a non essere esposti direttamente a tali sostanze, i misuratori non richiedono nemmeno l’arresto del processo per l’installazione o la manutenzione.
  • I misuratori di portata vengono utilizzati nell'industria alimentare e delle bevande per determinare l'esatta concentrazione di amido durante la rimozione dell’acqua dalla sospensione di amido di frumento nelle centrifughe e per dosare acqua e zucchero liquido nella produzione del pane, per misurare con precisione la quantità di vapore nei processi automatizzati dei birrifici, per determinare la concentrazione di CO2 delle bevande analcoliche e per misurare il contenuto di liquido rispetto alla polpa nella produzione dei succhi di frutta.
  • Nel settore farmaceutico, le misure di flusso durante la produzione di medicinali liquidi devono rispettare le stringenti normative del settore sanitario relative alla contaminazione da contatto: l’impiego di flussometri a ultrasuoni elimina qualsiasi contatto con le sostanze del processo, quindi annulla il rischio di contaminazione.

Tipologie di Flussometri e Misuratori di Portata

Ma come sono fatti i flussometri moderni, o misuratori di portata che dir si voglia, per offrire tali prestazioni?

Oltre al flussometro a sezione variabile che abbiamo visto inizialmente, i flussometri principali e più diffusi si possono riassumere in:

  • Flussometri a turbina
  • Flussometri a induzione magnetica
  • Flussometri a ultrasuoni

Il tipo più comune è rappresentato dai flussometri a turbina. In questi misuratori, il flusso di fluido passa attraverso un elemento a turbina che ruota a una velocità proporzionale alla portata ed è collegato a un indicatore su un quadrante.

La nostra gamma di misuratori di portata è idonea per qualsiasi tipo di liquido. Sono disponibili misuratori con questi principi di funzionamento: elettromagnetici, ruote ovali, pistone oscillante, ingranaggi,turbina,massico ad effetto Coriolis, ultrasuoni, paletta, woltmann e vortex.

  • I misuratori di portata a pistone oscillante serie ACM garantiscono misurazioni precise con elevata ripetibilità su liquidi puliti con viscosità medio bassa. Ottimo come strumento per dosaggi batch per via della sua ripetibilità e per il costo contenuto.
  • I misuratori a ruote ovali Macnaught serie MX vengono utilizzati principalmente su fluidi non elettricamente conduttivi o molto viscosi e vengono realizzati in vari materiali in funzione della specifica applicazione.
  • I misuratori di portata ad induzione elettromagnetica sono utilizzabili con tutte le tipologie di liquidi conduttivi, quali acque potabili, acque reflue, fanghi, fluidi di processo in genere e prodotti chimici industriali.
  • I misuratori di portata ad ingranaggi serie ZHM consentono misure precise con elevata risoluzione ed ottima ripetibilità con liquidi puliti, relativamente viscosi e con pressioni elevate (fino a 630 bar).
  • I misuratori di portata a turbina garantiscono misure precise ad elevata risoluzione, ideali per liquidi puliti a bassa viscosità (max 100 cps) o simile ad acqua. Sono disponibili le seguenti tipologie: ad alta precisione, per uso industriale e per uso alimentare.
  • Il misuratore massico ad effetto Coriolis è una delle tecnologie più innovative per la misura di portata volumetrica e massica, quindi può offrire anche indicazioni sulla densità e la tempratura di prodotti quali schiume poliuretaniche, vernici, fluidi contaminati ed aggressivi. Tutte queste misurazioni avvengono con un ottima precisione e ripetibilità.
  • I contatori a turbina radiale sono idonei per la misura di varie tipologie di gas quali l’aria, il metano, l’azoto, i gas inerti, il biogas, il monossido di carbonio, il propano e il butano. Disponibile anche elettronica per compensazione di pressione e temperatura.
  • I misuratori di portata in canali aperti calcolano e visualizzano la portata utilizzando delle formule in cui vengono inseriti i valori di livello rilevati tramite sensori ad ultrasuoni. Permettono il preciso rilevamento della portata idraulica in ingresso o in uscita da impianti di trattamento acque o scarichi industriali memorizzando tutti gli eventi transitori. Questi dati sono recuperabili utilizzando una semplice USB pen drive senza necessità di PC.
  • I misuratori di portata ad ultrasuoni Clamp-on permettono una misura non intrusiva tramite sensori fissati all’esterno della tubazione anche di grandi dimensioni, da DN 20 a DN 4000. Utilizzato su acqua ed olio in impianti di raffreddamento e riscaldamento è disponibile nella versione “portatile” e “fissa”. La versione portatile viene spesso utilizzata per verificare la portata reale delle pompe installate sugli impianti.
  • Il misuratore ad ultrasuoni per piccole portate delle serie ULTRAFLO è ideale per la misura di liquidi aggressivi quali acidi e alcali. Insensibile alla conducibilità del liquido, questo strumento viene utilizzato anche per applicazioni dove sono presenti pompe pulsanti.
  • Il contatore per acqua tipo Woltmann viene utilizzato sia in ambito civile che industriale e può essere installato in qualsiasi posizione: orizzontale, verticale o inclinato. L’indicatore è ruotabile per facilitarne la lettura.
  • Il misuratore di portata Vortex è idoneo per la misura di acqua o glicole a basse portate. Non presenta nessuna parte in movimento ed è insensibile al passaggio di eventuali solidi.
  • Una caratteristica del VR-Cono è l’applicazione su gas con una percentuale di condensa (gas naturale) tale da garantire una misura affidabile rispetto ai tradizionali strumenti basati sul calcolo della pressione differenziale. l VR-Cono rappresenta una consolidata tecnologia che eleva la Misura di Portata basata sul calcolo della PressioneDifferenziale ad un nuovo ed avanzato livello.

Misuratore di Portata Vortex: Principio di Funzionamento

Questo fenomeno, anche senza conscerlo, lo osserviamo in modo inconsapevole quando vediamo la nostra bandiera che garrisce al vento, svolazzando a destra e sinistra, dove il corpo tozzo cilindrico è l’asta della bandiera che con il vento genera dei vortici alternativamente sui lati destro e sinistro della stoffa del tricolore.

E grazie a sensori aggiuntivi, integrati o comunque connessi allo strumento, specifici per la misura della Temperatura e/o della Pressione, il vortex meter restituisce anche la portata massica compensata molto comoda ad esempio per la misura del vapore prodotto o consumato.

Questo tipo di misuratore di portata non avendo parti in movimento non presenta operazioni di manutenzione da calendarizzarsi a parte settaggi e calibrazioni specifiche.

La presenza di vibrazioni disturba la qualità della misura del vortex meter: come visto la portata viene calcolata tramite dei sensori che in modo accurato misurano i vortici, va da sè che la presenza di forti vibrazioni della tubazione implichi un deterioramento della ripetibilità della misura.

In particolare si faccia attenzione al consueto sottodimensionamento del DN del corpo del misuratore, con la diminuizione della sezione di passaggio infatti a pari portata la velocità aumenta e di molto così come le vibrazioni.

Le dimensioni del corpo flangiato sono limitate mediamente da 1/2″ a DN 12″ / 300 mm quindi non sono coperte le tubazioni medio-grandi del processo, questo per 2 motivi diversi.

Il primo, squisitamente tecnico, ci ricorda che la frequenza dei vortici è basata sulla dimensione dello strumento: la frequenza dei vortici è inversamente proporzionale alla grandezza del misuratore cioè più è grande il DN dello strumento e meno frequentemente genera i vortici quindi sono generati meno impulsi per unità di volume (ed in più seguono anche una legge cubica) e la misura di portata diventa instabile.

La necessità di diametri monte valle per la sua installazione infatti questa tecnologia di misura della portata a vortici ha estremo bisogno di un fluido non solo in regime di moto turbolento ma anche con un profilo di velocità senza deformazioni residue dovute alla presenza di curve, valvole o manifold.

Calcoli e Formule

dove F frequenza , St numero adimensionale di Strouhal, V velocità del flusso e d larghezza della shedder bar.

cioè il numero di Strouhal dipende dalla Frequenza, dalle dimensioni della barra/corpo inserito nel meter e dalla velocità.

ma cosa ci serve il Numero di Reynolds?

dove ρ densità del fluido, V velocità del flusso , D diametro interno e μ viscosità cinematica.

Questo numero adimensionale tra le altre cose ci informa del Regime del Moto, se laminare, se turbolento oppure se in fase transitoria e nel nostro Processo aumenta di valore passando dalla portata minima alla massima all’interno del tubo oggetto di misura.

Come detto precedentemente la frequenza dei vortici è direttamente proporzionale alla velocità del flusso e quindi alla portata volumetrica ed è indipendente dalla densità, dalla viscosità o dalla conducibilità…quello che importa è che il fluido sia in regime di moto turbolento.

Per determinare quindi K il costruttore utilizza un circuito di calibrazione ad acqua in un proprio laboratorio o laboratorio terzo.

Perchè si usa l’acqua e non il vapore se nell’impianto misurerò il vapore o perchè non calibro con il metano se appunto dovrò misurare la portata di metano?

Perchè grazie al concetto di Similitudine Idraulica, il Costruttore può utilizzare l’acqua al posto di vapore, aria o metano purchè sia in grado di avere una portata tale nel suo circuito che riesca a generare un insieme di numeri di Reynolds che copra il range dei numeri di Reynolds della reale portata di aria/vapore/metano che il misuratore di portata leggerà in impianto.

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