Perché la misurazione della portata massica è importante nelle industrie di processo e quali sono i punti di forza dei misuratori/regolatori a effetto Coriolis?

La misurazione della portata, sia essa di un fluido o di un gas, rappresenta un parametro critico comune in molti processi. Nella maggior parte delle operazioni è importante sapere che il fluido giusto si trova al posto giusto nel momento giusto. Alcune applicazioni critiche richiedono la capacità di eseguire accurate misurazioni della portata per garantire la qualità dei prodotti. La salute e la sicurezza sono sempre fattori importanti nelle lavorazioni con liquidi e gas, un investimento per assicurare che il proprio team possa lavorare in un ambiente sicuro e produttivo è estremamente importante. La misurazione della portata e della pressione può offrire questo livello di sicurezza al processo e al personale.

Con la maggior parte degli strumenti di misurazione del flusso di liquidi e gas, la portata viene determinata in modo inferenziale misurando la velocità dei fluidi o il cambiamento di energia cinetica.

Altri fattori che influenzano la portata del liquido includono la viscosità e la densità del liquido stesso e l’attrito del liquido a contatto con la tubazione.

Con le molte variazioni a cui è soggetta la tecnologia dei misuratori disponibili può essere difficile decidere la giusta tecnologia per l’applicazione.

Una domanda importante e forse ignorata è: per cosa è stato progettato lo strumento e cosa è in grado di fare?

Misurazione diretta della portata

La misurazione diretta della portata è un importante sviluppo in ambito industriale poiché elimina le imprecisioni causate dalle proprietà fisiche del fluido, nonché la differenza tra portata massica e volumetrica. La massa non è influenzata dai cambiamenti di temperatura e pressione. Da sola costituisce un’importante metodo di misurazione della portata dei fluidi. La portata volumetrica rimane valida, in termini di accuratezza, purché le condizioni di processo e le condizioni di riferimento della calibrazione vengano rispettate. I dispositivi di misurazione volumetrici, come i misuratori ad area variabile e i quelli a turbina, non sono in grado di distinguere i cambiamenti di temperatura o pressione.

 

Un metodo di misurazione della portata massica sfrutta il fenomeno della forza di Coriolis.

Il principio di Coriolis

Questo principio ormai compreso da molto tempo è tutto intorno a noi nel mondo fisico; un esempio è la rotazione terrestre e il suo effetto sulle condizioni climatiche. Questo principio di funzionamento è basilare ma estremamente efficace.

Un tubo viene energizzato da una vibrazione fissa. Quando un fluido passa attraverso questo tubo, il momento della portata massica causerà un cambiamento nella vibrazione del tubo, quindi il tubo subirà una torsione causando uno spostamento di fase. Questo spostamento di fase può essere misurato ed è possibile derivare un’uscita lineare proporzionale al flusso.

Poiché questo principio misura la portata massica indipendentemente dal contenuto del tubo, può essere direttamente applicato a qualsiasi fluido, liquido o gas. Inoltre, parallelamente a questo spostamento di fase nella frequenza tra ingresso e uscita è anche possibile misurare il cambiamento effettivo nella frequenza naturale. Questo cambio di frequenza è direttamente proporzionale alla densità del fluido, ed è possibile ricavare un’ulteriore uscita di segnale. Avendo misurato sia la portata massica che la densità, è interessante la possibilità di poter ricavare la portata volumetrica.

I misuratori di massa a effetto Coriolis offrono caratteristiche significative rispetto agli altri principi:

  • Non è necessario eseguire (ri)calibrazioni sul campo – controllo e misurazione della portata indipendentemente dal fluido
  • I gas e i liquidi possono essere misurati con lo stesso sensore
  • Possibilità di misurare miscele non definite o variabili
  • Parametri multipli

Il principio di Coriolis, applicato come misuratori di massa, si guadagna così il proprio posto tra le procedure di controllo e misurazione dei fluidi nell’industria di processo.

I misuratori di massa Bronkhorst Coriolis hanno la funzionalità aggiuntiva di controllare direttamente uno strumento secondario, che può essere una pompa o una valvola. Utilizzando il controllo integrato PID, si riesce, infatti ad ottenere tempi di risposta rapidi e precisi con portate che possono variare da 0,05 g/h fino a 600 kg/h. Il tutto con un accuratezza inferiore allo 0,2% per i liquidi e allo 0,5% per i gas, permettendo così un notevole risparmio in termini di prodotti dosati. Infine, sfruttando la funzionalità di controllo, fornita dal PID Bronkhorst, l’integrazione della soluzione in un’applicazione attuale o nel processo di fabbricazione è semplice e lineare.

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