Gestire le vibrazioni con i misuratori di portata massica Coriolis: una sfida per il settore dell'industria pesante.
Il misuratore di portata massica Coriolis è conosciuto come uno strumento molto preciso e presenta molti vantaggi rispetto ad altri dispositivi di misurazione. Tuttavia, ogni principio di misurazione ha le sue sfide, come anche il principio di Coriolis. L’utilizzo di strumenti Coriolis in applicazioni a bassa portata nell’industria pesante, dove si può avere a che fare con vibrazioni di ogni tipo, può rappresentare una vera sfida. In questo blog vorrei condividere con voi le mie esperienze su come gestire le vibrazioni con i misuratori di portata massica Coriolis.
Il principio Coriolis
I misuratori di portata massica a Coriolis offrono molti vantaggi rispetto ad altri dispositivi di misurazione. Innanzitutto, gli strumenti di portata Coriolis misurano la portata massica diretta. Si tratta di una caratteristica importante per l’industria, in quanto elimina le imprecisioni causate dalle proprietà fisiche del fluido. Oltre a questo vantaggio, gli strumenti Coriolis sono molto precisi, hanno un’elevata ripetibilità, non hanno parti meccaniche in movimento, hanno un elevato range dinamico, ecc.
I misuratori di portata Coriolis sono sensibili solo alla frequenza di risonanza o a un’armonica superiore di tale frequenza
Le vibrazioni influenzano la precisione di un misuratore di portata massica Coriolis?
Nelle applicazioni industriali, tutti i tipi di vibrazioni con ampiezze diverse sono molto comuni. Un misuratore di Coriolis misura la portata massica utilizzando un tubo sensore vibrante, la cui fluttuazione risulta volutamente sfasata al passaggio del fluido. Come spiegato nel video alla fine di questo articolo.
Questa tecnica di misurazione è piuttosto sensibile alle vibrazioni indesiderate con una frequenza vicina alla frequenza di risonanza del tubo del sensore (che dipende dalla struttura del tubo del sensore, ad esempio 360 Hz) o a un’armonica superiore di tale frequenza (vedi figura sotto).
La probabilità che si verifichino queste vibrazioni indesiderate è maggiore in un ambiente industriale. I produttori di misuratori di portata Coriolis fanno del loro meglio per ridurre l’influenza delle vibrazioni sul valore misurato utilizzando soluzioni tecniche comuni, come l’impiego di:
- frequenze “driving” più elevate
- tubi a doppio sensore
- forme diverse del sensore
- inerzia di massa (ad es. blocchi di massa)
- compensazione passiva e attiva delle vibrazioni
- pigtail
Quindi sì, le vibrazioni possono influenzare la precisione di misurazione del misuratore di portata Coriolis, ma solo se le vibrazioni hanno una frequenza vicina a quella di risonanza. Che cosa si può fare per gestire le vibrazioni con i misuratori di portata massica Coriolis?
Tutto dipende dal tipo di vibrazione.
Che tipi di vibrazioni esistono?
In una zona industriale, le frequenze possono essere generate da:
fonti di vibrazioni legate all’ambiente (come camion, trasporto ferroviario, attività industriali)
fonti di vibrazioni basate sull’edificio (impianti meccanici ed elettrici, come l’aria condizionata) o
fonti di vibrazioni basate sull’utilizzo (attrezzature e macchine installate, ad esempio pompe, nastri trasportatori).
Queste vibrazioni viaggiano attraverso mezzi come il pavimento, l’aria, le tubazioni o il fluido stesso. Se queste vibrazioni disturbassero la frequenza di Coriolis, la portata misurata potrebbe essere in qualche modo errata.
Per ridurre al minimo gli effetti delle vibrazioni è utile identificare queste fonti. A volte è possibile spostare di poco il misuratore di portata, ruotarlo (nella maggior parte dei casi i misuratori di portata Coriolis sono meno sensibili alle vibrazioni se il misuratore viene ruotato di 90 gradi), utilizzare un blocco di massa più grande, utilizzare tubi flessibili o tubi metallici piegati a U o ricorrere ad alternative di sospensione.
Come si possono verificare le prestazioni di un misuratore di portata Coriolis?
Un misuratore e un regolatore di portata ben funzionanti daranno risultati di processo ottimali. Pertanto, è consigliabile testare il misuratore di portata Coriolis nella propria applicazione, se si prevedono forti vibrazioni industriali, prima di fidarsi ciecamente. Fate attenzione quando filtrate il segnale di misura. In alcuni casi ha senso (ad esempio quando non è richiesta una risposta rapida), ma se si volessero testare le prestazioni di un misuratore di portata, il filtraggio potrebbe confondere il giudizio.
Se in determinate circostanze il misuratore di portata Coriolis non funziona come dovrebbe, l’operatore noterà un’alterazione dei risultati del processo, ad esempio in un’applicazione di dosaggio del colore di un detergente che può comportare differenze nel colore del prodotto a causa di un dosaggio errato e/o di un funzionamento imprevisto del segnale di misurazione. In questi casi è opportuno controllare il segnale di misurazione grezzo (senza filtri!), perché vi darà un’idea delle prestazioni del misuratore di portata. Chiedi al produttore del misuratore di portata come disattivare tutti i filtri del segnale.
Standard sulle vibrazioni
È singolare che l’influenza delle vibrazioni esterne non sia chiaramente definita in uno standard per i misuratori di portata Coriolis. Sono stati scritti diversi standard sulle vibrazioni, ma nessuno che riguardi l’accuratezza di misurazione in relazione alle vibrazioni. Tuttavia, due norme utili in relazione alle vibrazioni sono:
- IEC60068-2, Test ambientali per apparecchiature elettroniche relativi alla sicurezza
- MIL STD 810, Considerazioni di ingegneria ambientale relative a urti, trasporto e uso
In qualità di utilizzatori di misuratori di portata Coriolis, è importante conoscere la propria applicazione, soprattutto per quanto riguarda le potenziali fonti di vibrazioni esterne. In qualità di specialisti dei misuratori Coriolis a bassa portata, collaboriamo con partner competenti come l’Università di Twente e il TNO (un’organizzazione olandese per la ricerca scientifica applicata) per migliorare costantemente la nostra conoscenza dell’argomento.
Grazie alle strutture di prova interne, siamo in grado di eseguire speciali test di vibrazione. Insieme all’esperienza acquisita con le applicazioni dei clienti e con le soluzioni personalizzate, puntiamo sempre a migliorare i nostri misuratori di portata Coriolis per offrire ai nostri clienti le prestazioni ottimali di cui necessitano.
Con esperienza, accortezza e i giusti strumenti, gestire le vibrazioni con i misuratori di portata massica Coriolis è una sfida che puoi vincere facilmente!
