Orientamento sulla misura del flusso.
Quando si sceglie un flussometro, si dovrebbero prendere in considerazione i seguenti fattori esterni: la familiarità del personale dello stabilimento con tali strumenti, la loro esperienza con la calibrazione e la manutenzione, la disponibilità di ricambi, il tempo medio del verificarsi di guasti, ecc. in particolare presso lo stabilimento. Il reale costo dell'installazione dovrebbe essere calcolato solo dopo aver valutato questi fattori. Uno degli errori più comuni nella misurazione di portata è dovuto alla scelta inappropriata ed all'utilizzo di dispositivi meno costosi invece che di sensori corretti ed idonei per il processo che si vuole misurare. Il risultato di tale approccio è che l'intenzione iniziale di risparmiare sull'acquisto del sistema di misura potrebbe tradursi in costi finali d'installazione elevati.
La completa conoscenza e comprensione dei requisiti dell'applicazione è quindi importante anche dal punto di vista economico. Pertanto, valutare prima la natura del fluido di processo e dell'impianto complessivo, è l'approccio migliore per la scelta del sistema di misurazione.
Primi passi per scegliere il corretto flussimetro
Il primo passo nella selezione del sensore di flusso è determinare se l'informazione sulla portata deve essere continua o totalizzata, e se è necessario disporre di questa informazione localmente o da remoto. Nel caso la misurazione debba essere letta e resa disponibile da remoto, di che tipo dovrebbe essere la trasmissione? Analogica, digitale, o condivisa? Se condivisa, qual è la richiesta (minima) di frequenza di aggiornamento dei dati? Una volta trovate le risposte a queste domande, occorre conoscere e valutare le proprietà e le caratteristiche fluidiche del fluido di processo, e delle tubazioni o altri spazi che ospiteranno i o il flussometro. Al fine di aiutare il cliente nella scelta del flussimetro appropriato ai suoi scopi, è disponibile un breve questionario per ciascun tipo di applicazione, che deve essere compilato per chiarire tutti quegli aspetti che determinano la scelta finale del tipo di sistema di misurazione della portata:
Caratteristiche del flusso e del fluido
Le caratteristiche del flusso e del fluido: in questa sezione della tabella sono elencate informazioni quali il nome del fluido, la pressione, la temperatura, la caduta di pressione ammissibile, la densità (o peso specifico), la conducibilità, la viscosità (newtoniano o no?) e la pressione di vapore alla temperatura massima di funzionamento, e l'indicazione di come queste proprietà potrebbero variare o interagire tra di loro. Inoltre, tutte le informazioni di sicurezza o tossicità dovrebbero essere dichiarate insieme con i dati completi sulla composizione del fluido, la presenza di bolle, di eventuali particelle solide (abrasivo o morbido, la dimensione delle particelle, fibre), la tendenza a depositare e le qualità di trasmissione della luce (opaco, traslucido o trasparente?).
Range di Pressinone e Temperatura
Quando occorre scegliere un flussometro è importante fornire anche i valori della pressione e della temperatura minima e massima insieme ai valori nominali di funzionamento standard o operativo. Anche le seguenti informazioni dovrebbero essere dichiarate: se il flusso possa cambiare direzione, se non sempre riempia completamente la tubatura, se il flusso possa sviluppare altri fluidi (aria-solido-liquido), se siano probabili aerazione o pulsazione, se possano verificarsi cambiamenti repentini di temperatura ed infine se siano necessarie particolari precauzioni durante la pulizia e manutenzione.
Sistema di tubazioni e area di installazione
Nel caso delle tubazioni, occorre precisare la direzione (evitare il flusso verso il basso in applicazioni di liquidi), la dimensione, il materiale, il diametro interno, la pressione alla flangia, l'accessibilità a monte o a valle di curvature, le valvole, i regolatori e le lunghezze delle parti diritte della tubatura.
L'ingegnere o altra persona che ha il compito di descrivere queste caratteristiche, deve sapere se siano presenti campi magnetici o vibrazioni nell'area, se è disponibile l'alimentazione elettrica o pneumatica, se l'area è classificata come a pericolo di esplosione, o se ci siano altri requisiti speciali da rispettare quali norme sanitarie o regolamenti per ambienti puliti o isolati (Clean-In-Place).
Come scegliere un flussimetro?
- Qual è il fluido, gas o liquido, che deve essere misurato (aria, acqua, ecc.)?
- E' richiesta una misurazione percentuale o totale per il flussometro?
- Se il liquido non è acqua, qual è la sua viscosità?
- Trattasi di fluido pulito?
- Occorre disporre di un display sul flussometro o è sufficiente un segnale di uscita elettronica?
- Qual è la portata minima e massima che deve essere misurata?
- Qual è la pressione di processo minima e massima?
- Qual è la temperatura di processo minima e massima?
- Il fluido è chimicamente compatibile con la parte di contatto dei flussimetri?
- Se questo è un'applicazione di processo, qual è la dimensione del tubo?
Accuratezza e range di portata
Il passo successivo è quello di determinare l'intervallo di misura desiderato identificando la portata minima e massima del fluido (massa volume) da misurare. Dopo di che, si determina la precisione della misurazione necessaria. Tipicamente la precisione è definita in percentuale di lettura di corrente(Actual Reading), in percentuale del campo di calibratura (Calibrated Span), o in percentuale del fondo scala (Full Scale). I requisiti di precisione devono essere indicati separatamente per portata minima, normale e massima. Salvo che si conoscano tutti questi requisiti, le prestazioni di misura del flussimetro potrebbero non essere accettabili a copertura degli interi intervalli.
La precisione assoluta è critica in applicazioni in cui vengono venduti o acquistati prodotti sulla base del risultato di lettura di un contatore. In altre applicazioni, la ripetibilità può essere più importante della precisione assoluta. Pertanto, è opportuno stabilire e determinare separatamente i requisiti di precisione e di ripetibilità di ciascun'applicazione e indicarli nelle specifiche.
Quando la precisione di un misuratore di portata è indicata in % CS o unità % FS, il suo errore assoluto aumenterà alla diminuzione della portata misurata. Se errore dello strumento è indicato in % AR, l'errore in termini assoluti resta lo stesso sia a portate elevate che basse. Poiché il fondo scala (FS) è sempre una quantità maggiore del campo di taratura (CS), un sensore con una prestazione % FS avrà sempre un errore più grande di quello con la stessa specifica % CS. Pertanto, al fine di confrontare correttamente tutte le offerte, si consiglia di convertire tutti i valori di errore dichiarati nelle stesse unità % AR.
Nelle specifiche di misura di portata ben preparate, tutte le precisioni dichiarate sono convertite in unità uniformi % AR e questi requisiti % AR sono indicati separatamente per portata minima, normale e massima. Tutte le specifiche e le offerte di flussimetri dovrebbero indicare chiaramente sia i valori di precisione che di ripetibilità della misura come minimo, normale e massimo.
Accuratezza vs. Repeatibilità
Se le prestazioni di misura accettabili possono essere ottenute da due diverse categorie di flussometro ed uno di questi non ha parti in movimento, scegliere quello senza parti in movimento. Le parti in movimento sono una potenziale fonte di problemi, non solo per i motivi evidenti di usura, lubrificazione, e per la sensibilità del rivestimento, ma anche perché le parti mobili richiedono spazi liberi che talvolta introducono "slittamenti" nel flusso da misurare. Anche se impiegano misuratori propriamente manutenuti e calibrati, questa parte di flusso che non viene rilevata, varia con le variazioni di viscosità del fluido e di temperatura. Le variazioni di temperatura possono modificare anche le dimensioni interne del flussometro. Per questo motivo è richiesta la compensazione.
Inoltre, se si può ottenere lo stesso risultato di lettura sia con un flussometro completo che con un sensore a punto, è generalmente consigliato l'uso del flussimetro. Poiché i sensori a punto non rilevano la portata a tubo pieno, la loro lettura è accurata solo se sono inseriti ad una profondità in cui la velocità di flusso è la media del profilo di velocità attraverso il tubo. Anche se questo punto è stato accuratamente individuato al momento della taratura, è improbabile che rimanga inalterato, poiché i profili di velocità cambiano con la portata, la viscosità, la temperatura ed altri fattori.
Unità volumetriche o di massa
Prima di scegliere un flussometro, è anche opportuno conoscere se le informazioni di lettura saranno più utili espresse in volume o in massa. Quando si misura il flusso di materiali comprimibili, la lettura del volume del flusso o portata non ha molto senso a meno che la densità (e talvolta anche la viscosità) sia costante. Quando si misura la velocità (flusso volumetrico) di liquidi incomprimibili, la presenza di bolle sospese causa un errore, pertanto aria e gas devono essere rimossi prima che il fluido raggiunga il flussometro per il rilevamento corretto delle informazioni o lettura. In altri sensori di velocità, i tubi diritti possono causare problemi (generare ultrasuoni), o l'indicatore può smettere di funzionare se il numero di Reynolds è troppo basso (nei misuratori a vortice è richiesto un RD > 20.000).
In base a queste considerazioni bisognerebbe tenere a mente i flussimetri di portata massica in quanto sono insensibili alle variazioni di densità, di pressione ed alle variazioni di viscosità e non sono influenzato dalle variazioni del numero di Reynolds. Poco utilizzate nell'industria chimica sono le diverse condotte che sono in grado di misurare il flusso in tubi parzialmente pieni ed attraverso i quali possono scorrere grandi solidi galleggianti o sedimentabili
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