Come gestire le basse portate di liquidi in condizioni esterne?
Nel settore delle misurazioni e dei controlli di portata, si distingue tra portate “alte” e “basse”. Vediamo più in dettaglio il loro significato. Bronkhorst fornisce regolatori e misuratori che rientrano nella categoria di “bassa portata”. Sapete cosa significa “bassa portata”? Nella nostra serie di articoli del blog spiegheremo la differenza tra i due concetti e condivideremo consigli e accorgimenti per le configurazioni delle basse portate di liquidi. Nella parte finale della serie di articoli dal blog, parleremo dell’influenza delle condizioni esterne.
In che modo le condizioni esterne possono influenzare il misuratore di portata?
I misuratori di portata Bronkhorst, menzionati negli articoli precedenti di questo blog, sono in grado di misurare portate ultra basse e sono estremamente sensibili. Questo implica la possibilità di rilevare anche le minime variazioni nel processo di un cliente o nelle condizioni ambientali. Pertanto, ora è possibile individuare qualsiasi interferenza, data la migliore accuratezza di misurazione garantita dall’applicazione di questo sensibile misuratore di portata. Un cliente potrebbe rispondere che “il misuratore non funziona correttamente”. Ma ambasciator non porta pena! Al contrario, utilizzate le informazioni presenti in questa serie di articoli dal blog per ottimizzare i vostri processi. Controllate gli elementi esterni, come i tubi da e verso il misuratore di portata, l’influenza delle attrezzature vibranti circostanti o la presenza di particelle solide nel flusso del liquido.
Per applicare concretamente le considerazioni fatte in precedenza: quando si sceglie un misuratore o un regolatore di portata Coriolis, sarà necessario prevedere una pressione relativamente alta per superare il calo di pressione relativamente elevato sul dispositivo. In particolare, questo vale nel caso in cui gli strumenti Coriolis siano utilizzati entro l’intervallo di portata nominale. Ad ogni modo, dato che gli strumenti Coriolis sono caratterizzati da un elevato rapporto di turndown fino all’1%, il calo di pressione nella regione inferiore è generalmente trascurabile e assimilabile a quello termico.
Sebbene la misurazione eseguita con questo misuratore di portata Coriolis sia molto più accurata rispetto a quelle effettuate con un misuratore di portata termica, una pressione alta proveniente da un contenitore a pressione garantirà il dissolvimento di una quantità maggiore di gas all’interno del liquido. Questo viene rilasciato sotto forma di bolle di gas a valle del processo, a bassa pressione, e genereranno instabilità. Queste serie di articoli per portate basse hanno, pertanto, come obiettivo quello di indicare tutto ciò che è possibile fare per migliorare la configurazione dei vari processi, con pro e contro e possibili effetti.
Quali tubi devo scegliere?
Scegliete il tubo più piccolo possibile. Riducendo al minimo la lunghezza e il diametro del tubo di approvvigionamento del liquido tra il misuratore di portata e il processo, si ridurranno anche i tempi di rabbocco e ricambio. Il calo di pressione nei misuratori di portata massica Coriolis è nettamente superiore rispetto a quello registrato nei misuratori termici, in quanto nell’ultimo il tubo capillare è circa 20 volte più corto e di diametro più ampio.
Individuate un compromesso ottimale tra calo di pressione e volume interno minimo possibile del tubo. Per portate basse fino a 100 g/h, si consiglia di utilizzare un tubo con diametro esterno pari a 1,6 mm (1/16”). Per portate più alte, si consiglia l’uso di un tubo da circa 3,2 mm (1/8”) per limitare il calo di pressione. Utilizzate il minor numero possibile di connettori, curve o elementi a T, in quanto possono causare un accumulo d’aria che, a sua volta, potrebbe generare una certa instabilità del flusso. Se necessario, utilizzate connettori a volume ridotto.
Tubi nei misuratori di portata
La scelta di tubi rigidi, come quelli in acciaio inox, o flessibili si basa principalmente sulla pressione d’esercizio. In ambienti produttivi soggetti ad alte pressioni, generalmente non vengono utilizzati tubi flessibili. Per portate fino a 2 g/h, si consiglia di utilizzare tubi rigidi, in quanto impediscono variazioni eccessive del volume interno. In caso di misuratori di portata dotati di tubi capillari Hastelloy, si consiglia di utilizzare i tubi Hastelloy. In presenza di liquidi aggressivi che potrebbero danneggiare l’acciaio inox, si consiglia di applicare del polietere etere chetone (PEEK).
Per saperne di più: “Perché la scelta del tubo è così importante per i misuratori di massa termica?”
Evitate colpi d’ariete causati da variazioni improvvise nei diametri dei tubi
Un fenomeno che richiede un’attenzione particolare è il colpo d’ariete. Come succede anche per i bagni e le lavastoviglie domestiche, si tratta di uno choc idraulico che si verifica quando viene forzato l’arresto, l’avvio o il cambio improvviso di direzione di un liquido in movimento. Questo provoca dei picchi di pressione nettamente superiori ai valori di pressione (statica) per cui un sistema è generalmente dimensionato.
Per evitare colpi d’ariete causati dal passaggio improvviso da tubi di diametro grande a tubi di diametro piccolo, è necessario applicare un piccolo smorzatore di pulsazioni (in caso di colonna di gas isolata con effetto ammortizzante) aumentando gradualmente la pressione applicata o impedendo l’avviamento della pompa in caso di valvola chiusa.
Come gestire le vibrazioni
Le vibrazioni prodotte da una pompa o da un’altra apparecchiatura posta in prossimità possono influire negativamente sulle prestazioni dei misuratori di portata massica Coriolis. Il principio di funzionamento degli strumenti Coriolis si basa sulle vibrazioni, pertanto è fondamentale verificare che le pompe e le altre macchine presenti vibrino a una frequenza diversa rispetto a quella dello strumento Coriolis. Per evitare che queste vibrazioni esterne giungano al misuratore di portata Coriolis, è possibile utilizzare un tubo (leggermente flessibile) in PEEK o disaccoppiare meccanicamente il misuratore/regolatore di portata applicando una spirale nel tubo rigido (“tubo a spirale”). Per gli strumenti Coriolis, Bronkhorst dispone di blocchi massici da 2 kg e 4 kg dotati di smorzatori di vibrazioni e di un tampone aggiuntivo per assorbire le vibrazioni.
Leggete il nostro articolo “Gestione delle vibrazioni tramite i misuratori di portata Coriolis” per maggiori informazioni su come le vibrazioni possono influire sul funzionamento del vostro misuratore di portata.
Che dire della calibrazione?
Si consiglia di calibrare i misuratori di portata termica, come i dispositivi μ-FLOW e LIQUI-FLOW, una volta all’anno. Per i dispositivi Coriolis come il mini CORI-FLOW ML120, non è richiesta alcuna calibrazione in quanto il loro principio di misura è meno suscettibile all’invecchiamento. Ad ogni modo, nei settori come quello automobilistico, farmaceutico e alimentare, la calibrazione è richiesta a norma di legge o da normalizzazione. In questi settori, è fondamentale che un dispositivo di misurazione indichi il valore corretto.
Ai fini della calibrazione, può essere utile applicare un tubo flessibile in materiale trasparente come il Teflon, in modo da individuare visivamente eventuali bolle di gas presenti nel flusso del liquido.
Centro di taratura Bronkhorst
Utilizzate dei filtri per evitare intasamenti
Per evitare l’intasamento dei tubi di piccolo diametro e dei tubi capillari dei misuratori di portata, o per evitare danni alle valvole di controllo piezoelettriche, si consiglia di integrare uno o più filtri. Questo è ancora più importante quando i canali e le valvole di controllo vengono utilizzati per portate minime. La grandezza dei fori del filtro deve essere almeno dieci volte più piccola rispetto al tubo capillare, foro o foro di controllo più piccolo del sistema, mentre a monte della valvola di controllo piezoelettrica si consigliano fori di dimensioni pari a 5 micron. Una superficie ampia può compensare un calo elevato di pressione causato da fori eccessivamente piccoli.
