Misuratore di portata a ultrasuoni fisso Time Delta-C – Convertitore – FSV IP66
rif.: FSV
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Richiedi un preventivoNegli ultimi dieci anni, i misuratori di portata a ultrasuoni hanno subito una trasformazione notevole. Un tempo tecnologia di nicchia, oggi sono tra i sistemi di misurazione della portata in più rapida crescita sul mercato.
Riassumi questo articolo con:
I primi prototipi di questa tecnologia risalgono agli anni '60. Fuji Electric è stata la prima azienda a sviluppare misuratori di portata a ultrasuoni con il lancio del suo primo modello FLH nel 1975.
Sebbene siano disponibili sul mercato da diversi decenni, solo di recente i misuratori di portata a ultrasuoni hanno ottenuto un ampio consenso.
Diversi motivi spiegano la crescente popolarità dei misuratori di portata a ultrasuoni. I progressi nel campo dell'elaborazione dei segnali hanno consentito di migliorare il filtraggio del rumore, con conseguente aumento della precisione e dell'efficienza nella misurazione della portata.
I miglioramenti apportati alla tecnologia di elaborazione dei segnali hanno consentito una migliore riduzione del rumore, aumentando così la precisione delle misurazioni della portata. Questo miglioramento contribuisce alla crescente popolarità dei misuratori di portata a ultrasuoni e alla loro diffusione in vari settori industriali.
Rispetto ai misuratori di portata meccanici, quelli a ultrasuoni richiedono una manutenzione minima e offrono un'affidabilità nettamente superiore. I fornitori, come Fuji Electric, hanno anche sviluppato prodotti adatti a settori e applicazioni specifici, compresa la capacità di misurare non solo i liquidi, ma anche il vapore.
Questo sviluppo mirato dei prodotti ha contribuito a rivoluzionare la misurazione della portata e ha reso i misuratori di portata a ultrasuoni una scelta sempre più privilegiata in molti settorie aziende in tutto il mondo.
Per comprendere appieno il funzionamento del misuratore di portata a ultrasuoni con pinza, è fondamentale partire dai principi alla base dei misuratori di portata a ultrasuoni.
Il termine "ultrasonico" si riferisce alla frequenza delle onde sonore utilizzate da questi dispositivi, che sono superiori a 20 kHz e quindi non udibili dall'orecchio umano.
I misuratori di portata a ultrasuoni misurano la portata grazie a queste onde sonore ad alta frequenza, generate da trasduttori che utilizzano cristalli piezoelettrici per convertire i segnali elettrici in segnali sonori.
Esistono due categorie principali di misuratori di portata a ultrasuoni: i misuratori di portata in linea e i misuratori di portata a pinza non intrusivi.
La differenza sta nel modo in cui i segnali delle onde sonore vengono trasmessi, ricevuti ed elaborati per misurare la portata.
I misuratori di portata in linea sono dotati di trasduttori a contatto diretto con il fluido di processo, generalmente montati su una bobina prefabbricata di lunghezza standard per garantire un angolo corretto e facilitare l'installazione.
I contatori in linea hanno una storia più lunga e tendono ad offrire una maggiore precisione grazie all'assenza di degrado del segnale causato dalle pareti dei tubi, dal calcare e dalle incongruenze di installazione che si riscontrano nei contatori a pinza.
Di conseguenza, i misuratori di portata a ultrasuoni in linea sono spesso la scelta preferita per le applicazioni transazionali. Il trasferimento transazionale, noto anche come conteggio fiscale, riguarda le applicazioni di misurazione della portata in cui la proprietà del fluido misurato viene trasferita da una parte all'altra (fatturazione).
Sebbene queste applicazioni rappresentino solo una piccola parte di tutti gli scenari di misurazione della portata tramite ultrasuoni, svolgono un ruolo fondamentale.
A differenza dei contatori in linea, i contatori non intrusivi a pinza si fissano all'esterno della tubazione, senza entrare in contatto diretto con il fluido di processo.La norma ISO 24062:2023 formalizza le loro condizioni di installazione e l'espressione delle prestazioni in condotte chiuse.
Questi misuratori di portata a ultrasuoni clamp-on hanno beneficiato di notevoli progressi tecnologici, che li rendono il tipo di misuratore in più rapida crescita tra i due. Inoltre, i misuratori di portata a ultrasuoni offrono vantaggi esclusivi che contribuiscono alla loro crescente popolarità.
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Richiedi un preventivoSebbene tutti i misuratori di portata a ultrasuoni utilizzino segnali sonori, non funzionano tutti allo stesso modo.
Esistono due tipi principali di misuratori di portata a ultrasuoni a pinza: i misuratori di portata a tempo di transito e i misuratori di portata a effetto Doppler, che differiscono per la trasmissione, la ricezione e l'elaborazione dei segnali delle onde sonore.
I misuratori di portata a tempo di transito utilizzano una coppia di trasduttori che fungono sia da emettitori che da ricevitori dei segnali delle onde sonore. La velocità delle onde sonore in un fluido è maggiore quando si spostano verso valle e minore quando si spostano verso monte.
Misurando la differenza di tempo tra questi scenari, il contatore può calcolare la velocità del fluido e, di conseguenza, la portata volumetrica. Se associato alla densità nota del fluido, è possibile determinare anche la portata massica.
I misuratori di portata a ultrasuoni a tempo di transito sono più versatili, in grado di misurare liquidi e vapore, ma in genere funzionano solo con un tipo di fluido alla volta. Richiedono liquidi contenenti un minimo di particelle solide o bolle trascinate per evitare interferenze con il segnale delle onde sonore.
Al contrario, i misuratori di portata Doppler misurano lo spostamento di frequenza del segnale sonoro, che è proporzionale alla velocità del fluido.
Questi misuratori di portata si basano sulla presenza di particelle solide o bolle d'aria nel flusso per deviare i segnali delle onde sonore verso il misuratore di portata.
Di conseguenza, i misuratori Doppler sono limitati ai liquidi contenenti particelle solide o bolle d'aria, come liquidi sporchi o aerati e fanghi.
I contatori di energia termica, noti anche come contatori BTU, misurano l'energia dei sistemi di riscaldamento e raffreddamento idronici utilizzando sensori di portata volumetrica, sensori di temperatura e un calcolatore di portata.
Con la crescente importanza delle normative ambientali e degli incentivi finanziari, la misurazione dell'energia termica sta diventando sempre più indispensabile per ottimizzare i sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria nei sistemi energetici urbani e negli impianti commerciali.
I contatori di energia termica a ultrasuoni con pinza sono ideali per l'ammodernamento dei vecchi impianti, poiché eliminano la necessità di modificare le tubazioni, operazione costosa e dispendiosa in termini di tempo.
Affinché i contatori di liquidi a ultrasuoni con tempo di transito funzionino con precisione, è essenziale che il liquido contenga una quantità minima di particelle solide o bolle d'aria trascinate. Queste ultime possono infatti disturbare il segnale dell'onda sonora e compromettere la precisione della misurazione.
Finora ci siamo concentrati sui misuratori di portata clamp-on a montaggio fisso, che vengono installati in un unico punto, spesso con la scatola elettronica montata su una parete o su un tubo.
Tuttavia, il design del trasduttore a pinza si presta particolarmente bene alle soluzioni di misurazione della portata portatili. Combinando trasduttori a pinza con dispositivi elettronici portatili, è possibile sviluppare misuratori di portata a ultrasuoni portatili.
Questi dispositivi portatili sono generalmente dotati di elettronica portatile, trasduttori, fissaggi e tutti gli accessori necessari in una valigetta di trasporto compatta.
I misuratori di portata portatili offrono applicazioni uniche che i misuratori di portata fissi non sono in grado di realizzare, come il controllo puntuale, la verifica della precisione di altri misuratori di portata e la sostituzione temporanea di misuratori di portata fissi.
Il controllo puntuale consiste nel rilevare temporaneamente la portata in assenza di un contatore fisso, spesso durante studi sulla portata dell'intero sistema. Questi studi aiutano gli utenti a comprendere le portate dell'intero sistema, a stabilire portate di riferimento e a identificare perdite o blocchi.
I misuratori portatili possono essere utilizzati anche per verificare la precisione di un altro misuratore di portata, in particolare se questo mostra letture insolite o irregolari. Questa verifica consente di determinare se si tratta di un problema legato al processo o al misuratore stesso.
In alcuni casi, gli impianti di trattamento richiedono una calibrazione periodica della loro strumentazione, che può comportare la rimozione di un misuratore di portata per la calibrazione in un impianto accreditato. Durante questo periodo, un misuratore di portata portatile può fungere da sostituto temporaneo fino a quando il misuratore fisso non viene reinstallato.
Il flussimetro portatile di Fuji Electric offre diverse opzioni di uscita del segnale, come l'uscita analogica, che consente una perfetta integrazione con i sistemi di controllo.
Utilizzando sia misuratori di portata ultrasonici fissi che portatili non invasivi, gli operatori possono massimizzare la visibilità del processo riducendo al minimo i costi delle attrezzature.
Una strategia comune consiste nell'utilizzare misuratori fissi per le misurazioni critiche e misuratori portatili per quelle temporanee, in modo da coprire tutti i potenziali punti ciechi.
Inoltre, Fuji Electric offre programmi di noleggio di misuratori di portata ultrasonici portatili per esigenze temporanee.
Molti professionisti del settore utilizzano una combinazione di misuratori di portata a pinza ultrasonici fissi e portatili per ottimizzare il controllo dei processi e mantenere la redditività degli investimenti.
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Negli ultimi tempi, i progressi nella visualizzazione dell'elettricità al fine di realizzare risparmi energetici hanno permesso di accelerare la riduzione delle emissioni di gas serra.
Tuttavia, gli sforzi volti al risparmio energetico nell'utilizzo del vapore hanno subito un rallentamento a causa delle difficoltà legate alla visualizzazione delle perdite di vapore.
Per risolvere questo problema, era necessario disporre di un misuratore di portata a ultrasuoni a pinza per il vapore che consentissedi identificare le perdite di vapore senza tagliare i tubi.
Mentre i misuratori di portata a pinza sono stati utilizzati per le misurazioni dei liquidi, è stato difficile sviluppare prodotti per il vapore a causa del suo coefficiente di trasmissione ultrasonica estremamente basso dalle tubazioni.
Grazie all'impiego di tecnologie di riduzione del rumore, all'utilizzo delle onde di Lamb, note anche come onde ultrasoniche, e a un'elaborazione avanzata dei segnali, nel 2019 Fuji Electric ha lanciato con successo il primo misuratore di portata al mondo in grado di misurare il vapore saturo a bassa pressione.
Il misuratore di portata a ultrasuoni Fuji Electric per vapore FSJ utilizza sensori di temperatura o pressione per misurare l'energia termica nelle applicazioni con vapore saturo.
Grazie alla loro ampia gamma di opzioni di comunicazione, i misuratori di portata della serie FSJ consentono una facile integrazione nei sistemi di automazione degli edifici.
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Sebbene la tecnologia dei misuratori di portata a ultrasuoni con pinza offra numerosi vantaggi, è fondamentale considerare l'applicazione prevista per determinare se è adatta.
Come tutte le tecnologie di misurazione della portata, i misuratori di portata a ultrasuoni a pinza presentano una serie di vantaggi e svantaggi.
L'adozione della misurazione della portata a ultrasuoni con pinza dovrebbe diffondersi, poiché i vantaggi superano i limiti per una gamma sempre più ampia di applicazioni di misurazione della portata. Sebbene questa tecnologia sia attualmente diffusa in alcuni settori industriali, è destinata ad espandersi anche in altri settori.
I misuratori di portata a ultrasuoni con pinza offrono numerosi vantaggi agli operatori di processo che desiderano misurare le portate di liquidi e vapore in una vasta gamma di dimensioni di tubazioni e materiali.
L'installazione non invasiva elimina la necessità di costose modifiche alle tubazioni o di una manutenzione regolare, fornendo al contempo letture accurate senza derive delle misurazioni nel tempo.
Inoltre, i misuratori di portata ultrasonici portatili a pinza presentano applicazioni uniche che i misuratori di portata fissi non sono in grado di realizzare, come il controllo in loco e la verifica della precisione di un altro misuratore di portata.
Grazie alla loro versatilità e ai risparmi che consentono di ottenere, è facile capire perché molti professionisti del settore utilizzano sia misuratori di portata a ultrasuoni fissi che misuratori di portata a ultrasuoni portatili con pinza per ottimizzare i propri processi.
Quando si tratta diottimizzare la visibilità dei processi e ridurre i costi, i misuratori di portata a ultrasuoni con pinza offrono una serie di vantaggi unici.
Grazie alla loro installazione non invasiva, che non richiede alcuna modifica alle tubature né manutenzione, questi dispositivi sono molto versatili in applicazioni quali sistemi energetici urbani, impianti industriali, produzione farmaceutica, impianti di trattamento delle acque, operazioni petrolifere e del gas, trasformazione agroalimentare, produzione chimica, sistemi HVAC e verifiche puntuali per studi di portata.
I modelli di misuratori di portata portatili potrebbero rappresentare il punto di ingresso per molti utenti, data l'assenza di altre opzioni di misurazione della portata portatili commercialmente valide.
In definitiva, la scelta di qualsiasi strumento di processo, compresi i misuratori di portata, dipende dai requisiti specifici dell'applicazione e dalla determinazione della tecnologia più adatta a soddisfare tali esigenze.
Aurélien BARRA
Responsabile tecnico – Sistemi di misurazione della portata e flussimetria
