Gestire portate di liquidi basse, parte 2:

6 Consigli per la scelta del misuratore di portata

Come ricorderete dopo aver il primo articolo di questa serie dedicata alla gestione delle portate di liquidi basse, per le portate di liquidi (ultra) basse anche i minimi disturbi nel processo o nelle condizioni ambientali possono avere un grande impatto sulla loro stabilità. Questo secondo articolo è stato scritto per aiutare gli utilizzatori di sistemi di fluidi a bassa portata a ottimizzarne la stabilità e le prestazioni, fornendo consigli e raccomandazioni per il dimensionamento, la scelta del materiale e le procedure delle migliori pratiche, basati sull’esperienza pluriennale acquisita da Bronkhorst High-Tech e Precision Fluid Controls Srl.

Il nucleo del sistema di fluidi a bassa portata è ovviamente il misuratore/regolatore. La scelta del tipo di strumento più adatto per l’applicazione a bassa portata dipende in gran parte dai requisiti di accuratezza e stabilità. Tuttavia, anche le condizioni dell’ambiente e del liquido trasportato più difficili da controllare possono svolgere un ruolo importante nella scelta della soluzione migliore

Quando scegliere un regolatore o misuratore di portata termico o Coriolis?

All’interno della gamma di prodotti Bronkhorst, alcuni dispositivi di portata termici e Coriolis sono particolarmente adatti per applicazioni con portate di liquidi (ultra) basse. I diversi principi di funzionamento per i dispositivi termici e Coriolis li rendono particolarmente adatti a differenti applicazioni, requisiti e condizioni. Nei dispositivi di portata massici termici viene creata una differenza di temperatura costante tra due posizioni lungo un tubo (capillare). Quando il liquido scorre attraverso questo tubo, l’energia necessaria per mantenere questa differenza di temperatura è proporzionale alla portata massica. .

Nella configurazione Coriolis, la portata di liquido attraverso un tubo di piccolo diametro provoca la rotazione di quest’ultimo; la variazione della deflessione rappresenta la misura diretta della portata massica attraverso il tubo. Inoltre, la variazione della frequenza di vibrazione del tubo (riempito) derivante è proporzionale alla densità del liquido.

Da un punto di vista generale, un misuratore/regolatore di portata Coriolis…

• funziona molto bene in situazioni in cui è essenziale avere un’accuratezza e una stabilità di portata assolute;
• presenta una stabilità a lungo termine e una sensibilità termica trascurabile;
• costituisce una buona scelta quando si deve monitorare, oltre alla portata, anche la densità del liquido;
• può essere usato per miscele di liquidi di cui non si conoscono le proprietà (es. è indipendente dai liquidi);
• è in qualche misura sensibile alle vibrazioni circostanti la frequenza di risonanza che possono richiedere l’uso di misure di assorbimento degli urti.

Mini Cori-Flow ML120 – Misuratore di portata Coriolis

Invece, un misuratore/regolatore di portata termico…

• rappresenta una scelta più economica se i liquidi trattati e le temperature (ambiente) sono stabili e distribuiti in modo uniforme;
• funziona bene quando la riproducibilità è più essenziale dell’accuratezza;
• richiede la specifica della densità, della viscosità, della conducibilità termica e della capacità termica del liquido;
• provoca in genere un calo di pressione relativamente contenuto, che può aiutare a mantenere stabile la portata se il liquido contiene una notevole quantità di gas dissolto.

Suggerimenti e accorgimenti

Tenendo in considerazione le informazioni riportate sopra, leggere e osservare i seguenti consigli relativi alle portate di liquidi basse:

Consiglio n. 1: Scegliere un misuratore di portata o un regolatore adatto al processo e alle condizioni ambientali

I dispositivi termici μ-FLOW e LIQUI-FLOW sono in grado di gestire liquidi fino a 2 g/h e da  0,25 a 5 g/h nell’intervallo più piccolo. I misuratori di portata massica Coriolis mini CORI-FLOW ML120 hanno una portata massima di 200 g/h a fondo scala, ma possono essere facilmente ridimensionati fino a una portata minima a fondo scala di 5 g/h con la stessa accuratezza relativa. Presentano anche una portata minima di 50 mg/h.

Consiglio n. 2: Fornire una pressione (di ingresso) stabile al sistema di fluido

La pressione di ingresso altamente stabile di un regolatore è una condizione necessaria per una portata di liquido bassa altrettanto stabile. Per raggiungere questo obiettivo vengono diffusamente impiegati due metodi con due strumenti diversi: un contenitore a pressione in cui viene utilizzato il gas per pressurizzare il liquido o una pompa. Per maggiori dettagli e approfondimenti su questi due metodi, consultare gli articoli 3 e 4 della serie del blog in uscita nelle prossime settimane.

Pompa combinata con un misuratore di portata volumetrico a ultrasuoni ES-FLOW

Consiglio n. 3: Se viene usato un recipiente a pressione, è necessario ridurre al minimo il contenimento o la dissoluzione del gas nel liquido da trattare

L’aria o altre bolle di gas disciolte nel liquido o che si muovono lungo il suo flusso, hanno un effetto negativo sulla stabilità della portata. Per evitare questa situazione:

• Se per pressurizzare il liquido si utilizza il gas, evitare che questo entri in contatto diretto con il liquido impiegando a tal fine una membrana.
• In alternativa, se il gas deve entrare in contatto diretto con il liquido per pressurizzarlo, utilizzarne uno a bassa solubilità come elio o azoto. Applicare la pressione più bassa possibile al liquido e mantenere al minimo i cali di pressione lungo il percorso del fluido. Questa operazione ovviamente dipende dalla pressione operativa dell’applicazione. Come ultima ipotesi, per rimuovere il gas dal liquido utilizzare un degassatore (v. Articolo 3).

Consiglio n. 4: Scegliere una elettrovalvola per controllare accuratamente le portate di liquidi basse

Il rapido tempo di risposta, il basso volume interno e la bassa generazione di calore delle valvole piezoelettriche sono caratteristiche particolarmente vantaggiose quando si utilizza il gas per pressurizzare il liquido. Per una pressione operativa superiore a 5 bar, le elettrovalvole rappresentano un’alternativa. Installare preferibilmente la parte del misuratore del regolatore di portata tra la valvola e il processo.

Consiglio n. 5: Mantenere al minimo il volume interno tra il dispositivo di portata e il processo

Questo accorgimento permette di ridurre al minimo i tempi di riempimento e limitare i disturbi esterni. A tal fine:

• Fare in modo che i tubi nel sistema del fluido siano più corti possibile e sceglierli di diametro piccolo.
• Preferire tubi rigidi, per esempio di acciaio inossidabile, anziché flessibili.
• Evitare ‘volumi morti’ nelle curve e nelle valvole, dove le bolle d’aria possono restare bloccate. I dispositivi μ-FLOW e mini CORI-FLOW L120 contengono ciascuno un tubo capillare continuo con volume morto limitato.

Consiglio n. 6: De-areare il sistema prima di utilizzarlo

Questo accorgimento è particolarmente importante per gli skid. Collegare come prima cosa tutti gli strumenti, quindi eseguire la de-aereazione prima di iniziare le operazioni di controllo o misurazione. A tal fine, gli skid Bronkhorst contengono un’impostazione per lo spurgo.

Nei successivi articoli della serie del blog, ci concentreremo sull’alimentazione di portate di liquidi basse con l’impiego di un contenitore a pressione o una pompa e approfondiremo le modalità di gestione delle condizioni esterne. Del resto, scegliere un buon dispositivo di portata è importante, ma è fondamentale anche conoscere come questo influisce sul processo applicativo.

Soluzione con skid Bronkhorst per flusso di gas, liquidi e vapore