I flussimetri a ultrasuoni offrono una soluzione non invasiva e Clamp-on per misurare la portata dei liquidi senza interrompere il processo di applicazione. I due tipi principali sono: Doppler e Transit Time.
Sebbene entrambi utilizzino onde sonore ad alta frequenza per determinare la portata, si basano su principi fisici diversi e sono adatti a diversi tipi di liquidi.
La scelta della tecnologia giusta dipende dalle caratteristiche dell'applicazione, in particolare dalla sua limpidezza e dalla presenza di particelle o bolle.
Che cos'è un flussometro a ultrasuoni Doppler?
- Particelle minime: 80–100 mg/L di solidi (+75 µm) o 100–200 mg/L di bolle (75–150 µm)
- Ideale per: Fanghi, acque reflue, fanghi attivi, flussi minerari
- Non raccomandato per: liquidi puliti o privi di bolle
I flussometri a ultrasuoni Doppler funzionano in base all'effetto Doppler, descritto per la prima volta nel 1842 dal fisico austriaco Christian Doppler. L'effetto Doppler afferma che la frequenza di un'onda sonora cambia a seconda del movimento relativo tra la fonte e l'osservatore. Si pensi a come il clacson di un'auto cambia tonalità mentre sfreccia.
In un flussometro Doppler
- Un trasduttore emette un segnale ultrasonico nel flusso
- Se il liquido contiene particelle sospese o bolle d'aria, queste discontinuità riflettono il segnale
- Un secondo trasduttore rileva lo spostamento di frequenza causato dal movimento delle particelle
- Lo spostamento è direttamente proporzionale alla velocità del liquido
Equazione della velocità di flusso
- f 0 = Frequenza trasmessa
- f 1 = Frequenza riflessa
- K = Costante (basata sulla geometria e sulla velocità del suono)
Che cos'è un flussometro a ultrasuoni a tempo di transito?
- Ideale per: liquidi puliti e omogenei senza contaminanti solidi/gassosi
- Utilizzato in: petrolio greggio, fluidi viscosi e criogenici (ad es. LN₂, argon, elio)
- Sfide: può avere prestazioni inferiori in presenza di bolle d'aria o solidi eccessivi.
- Precisione: fino a ±0,1% se la temperatura e la densità sono stabili
I misuratori di portata a ultrasuoni basati sul tempo di transito funzionano in modo diverso dai misuratori di portata a ultrasuoni Doppler. Anziché basarsi sul suono, misurano il tempo impiegato da un impulso ultrasonico per attraversare un tubo, sia a monte che a valle.
In presenza di flusso:
- Il segnale che si muove con il flusso viaggia più velocemente
- Il segnale che si muove contro il flusso viaggia più lentamente
- La differenza nel tempo di transito è correlata alla velocità del flusso
Equazione della velocità del tempo di transito
- V f = Velocità del fluido
- K = Fattore di calibrazione per unità di volume e tempo
- dt = Differenziale di tempo tra segnali a monte e a valle
- T L = Tempo di transito a flusso zero
Soluzioni in primo piano di DwyerOmega
Misuratore di portata a ultrasuoni Doppler serie FD-400
Per applicazioni che richiedono un monitoraggio accurato e non invasivo della portata di liquidi contenenti solidi sospesi o bolle di gas, il misuratore di portata a ultrasuoni Doppler serie FD-400 offre prestazioni robuste e affidabili in un'ampia gamma di ambienti industriali.
Questo misuratore di portata avanzato misura la velocità dei liquidi che contengono riflettori sonici, come particelle o bolle d'aria intrappolate di dimensioni superiori a 100 micron, utilizzando l'effetto Doppler. I segnali ultrasonici vengono trasmessi attraverso la parete del tubo o la punta della sonda e riflessi da queste particelle in movimento. La variazione di frequenza risultante è direttamente proporzionale alla velocità del flusso, che l'FD-400 converte in unità di flusso definite dall'utente tramite il Display LCD integrato.
Caratteristiche principali:
- Opzioni non invasive o a inserimento: è possibile scegliere tra il trasduttore a morsetto FD-400C, ideale per tubi in metallo e plastica senza interruzione del sistema, o la sonda a inserimento FD-400I, progettata per applicazioni in cui è richiesta la penetrazione della parete del tubo
- Ampio intervallo di flusso: misura da 0,05 a 9 mps (da 0,15 a 30 fps) con una precisione del ±2% FS sull'intervallo calibrato
- Configurazione flessibile: la tastiera sul pannello anteriore e il display LCD retroilluminato a 2 righe consentono una configurazione intuitiva e il monitoraggio in tempo reale in una varietà di unità di misura: galloni, litri, barili, libbre e altro ancora
- Struttura resistente: le custodie classificate NEMA 4X (IP66) per il monitor e NEMA 6P (IP68) per il trasduttore Clamp-on standard garantiscono affidabilità a lungo termine, anche in ambienti difficili
- Uscite multiple: l'uscita analogica 4-20 mA opzionale, l'impulso di frequenza e i doppi relè consentono una perfetta integrazione nei sistemi di controllo esistenti.
- Installazione remota: i trasduttori possono essere montati fino a 305 metri (1000 piedi) dalla custodia del display, rendendo l'FD-400 la scelta ideale per sistemi su larga scala o di difficile accesso
Flussometro a ultrasuoni Clamp-on serie FDT7000 per liquidi puliti
Utilizzando la tecnologia a ultrasuoni a tempo di transito, la serie FDT7000 fornisce letture di flusso accurate e ripetibili, senza mai entrare in contatto con il liquido.
L'FDT7000 è progettato per una semplice installazione e un'affidabilità a lungo termine. Il suo design a morsetto a scatto elimina la necessità di tagliare i tubi o di interrompere il funzionamento del sistema, rendendolo ideale per progetti di retrofit o aggiornamenti di processo. Senza parti mobili, perdite di pressione o problemi di compatibilità dei liquidi, questo misuratore è adatto per un'ampia gamma di applicazioni che coinvolgono sistemi di tubazioni in PVC-U e PP-R che trasportano liquidi a base acquosa.
Caratteristiche principali:
- Tipo di sonda non invasivo Clamp-on: i sensori sono montati esternamente sul tubo, senza interruzioni del processo e senza rischio di contaminazione
- Precisione affidabile: misura portate da 0,3 a 19 ft/s (da 0,1 a 6,0 m/s) con una precisione del ±1,5% del Fondo scala e una ripetibilità dello 0,3%.
- Compatto e resistente: Custodia leggera in plastica ABS classificata NEMA 3 (IP54) in grado di resistere fino al 99% di umidità relativa in ambienti senza condensa
- Facile integrazione: uscita standard da 4 a 20 mA (per tubi da 2" e inferiori) e comunicazioni RS485 Modbus® per il monitoraggio e il controllo remoto
- Alimentazione efficiente: funziona con tensione da 10 a 36 V CC con un basso assorbimento di corrente, semplificando la compatibilità del sistema
- Interfaccia intuitiva: il Display LCD integrato fornisce una chiara visualizzazione della portata direttamente sull'unità
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