Per monitorare la presenza di un fluido in movimento all’interno di un sistema di tubazioni viene spesso utilizzato un flussostato calorimetrico, uno strumento destinato al monitoraggio della portata.
Il suo funzionamento si basa sul principio fisico della trasmissione del calore nei fluidi in movimento. In pratica, il flussostato rileva l’effetto di raffreddamento prodotto dal fluido che scorre sulla sonda di misura.
Esistono principalmente due modalità di funzionamento: riscaldamento continuo e riscaldamento regolato.
Schema di una sonda di misura per un flussostato calorimetrico
Qual è il principio di funzionamento di un flussostato calorimetrico?
Un flussostato calorimetrico utilizza una sonda con due sensori di temperatura integrati.
Uno dei due sensori viene riscaldato, mentre l’altro misura la temperatura del fluido.
Quando il fluido scorre lungo la sonda, sottrae calore al sensore riscaldato. L’elettronica dello strumento interpreta questa variazione termica e la utilizza per determinare la presenza o la velocità del flusso.
Più elevata è la velocità del fluido, maggiore è l’effetto di raffreddamento.
Il principio calorimetrico permette quindi di monitorare il flusso attraverso la variazione dello scambio termico tra la sonda e il fluido.
Riscaldamento continuo
Nel sistema a riscaldamento continuo, la sonda di misura contiene due sensori di temperatura.
Uno dei sensori viene riscaldato continuamente mediante un elemento riscaldante integrato a filo avvolto e misura la temperatura dell’elemento stesso.
Il secondo sensore misura invece la temperatura del fluido presente nella tubazione.
L’elettronica del flussostato registra la differenza di temperatura tra i due sensori.
Quando aumenta la velocità del fluido, aumenta anche l’effetto di raffreddamento sul sensore riscaldato e, di conseguenza, la differenza di temperatura tra i due sensori diminuisce.
Questo avviene perché le molecole del fluido che passano sulla punta della sonda assorbono calore e lo trasportano via.
Più molecole attraversano la sonda, maggiore è l’effetto di raffreddamento. Il numero di molecole aumenta con l’aumentare della velocità del flusso.
Riscaldamento regolato
Nel sistema a riscaldamento regolato, la sonda è costruita in modo simile: anche in questo caso sono presenti due sensori di temperatura immersi nel fluido e uno dei due può essere riscaldato.
La differenza principale riguarda il modo in cui viene gestita l’energia di riscaldamento.
L’energia viene regolata in modo da mantenere costante la differenza di temperatura tra i due sensori.
Quando la velocità del fluido aumenta, l’effetto di raffreddamento diventa maggiore. Per mantenere invariata la differenza di temperatura, lo strumento deve quindi aumentare l’energia di riscaldamento.
L’energia necessaria per mantenere costante questa differenza diventa così una misura diretta della velocità del flusso.
Riscaldamento continuo o regolato: qual è la differenza?
Entrambi i principi utilizzano due sensori di temperatura e sfruttano l’effetto di raffreddamento del fluido.
La differenza riguarda la grandezza che viene osservata.
Nel riscaldamento continuo, l’energia fornita rimane costante e viene misurata la variazione della differenza di temperatura.
Nel riscaldamento regolato, invece, la differenza di temperatura viene mantenuta costante e viene misurata la quantità di energia necessaria per conservarla.
In entrambi i casi, la variazione è direttamente collegata al movimento del fluido.
A cosa serve un flussostato calorimetrico?
Il flussostato calorimetrico viene utilizzato per il monitoraggio della portata di un fluido all’interno di una tubazione.
Il principio consente di rilevare la presenza e il comportamento del flusso attraverso lo scambio termico tra la sonda e il fluido.
WIKA propone, per il monitoraggio della portata di fluidi liquidi, il flussostato calorimetrico FSD-4.
Conclusione
Il flussostato calorimetrico funziona sfruttando l’effetto di raffreddamento prodotto da un fluido in movimento su un sensore riscaldato.
Nel principio a riscaldamento continuo viene analizzata la variazione della differenza di temperatura tra due sensori.
Nel principio a riscaldamento regolato, invece, la differenza di temperatura viene mantenuta costante e viene misurata l’energia necessaria per raggiungere questo equilibrio.
Entrambi i sistemi permettono di monitorare il flusso in modo affidabile attraverso il principio calorimetrico.
FAQ
1. Che cos’è un flussostato calorimetrico?
È uno strumento utilizzato per monitorare il flusso di un fluido sfruttando la trasmissione di calore tra una sonda riscaldata e il fluido in movimento.
2. Come funziona un flussostato calorimetrico?
Utilizza due sensori di temperatura. Uno viene riscaldato mentre l’altro misura la temperatura del fluido. Il raffreddamento prodotto dal flusso viene utilizzato per rilevarne il comportamento.
3. Cosa succede quando aumenta la velocità del fluido?
Aumenta l’effetto di raffreddamento sulla sonda riscaldata.
4. Qual è la differenza tra riscaldamento continuo e regolato?
Nel riscaldamento continuo l’energia rimane costante e varia la differenza di temperatura. Nel riscaldamento regolato la differenza di temperatura rimane costante e varia l’energia necessaria.
5. Quale modello WIKA utilizza questo principio?
Il modello FSD-4 è un flussostato calorimetrico destinato al monitoraggio della portata di fluidi liquidi.
Buongiorno, dovrei misurare la portata di una condotta di diametro 38 mm con portata minima di circa 5 litri al minuto e max di circa 80 litri al minuto con piccoli residui di ruggine all’interno, questo strumento può essere utile alle mie esigenze? con quale precisione di portata?.
Lo strumento verrà interfacciato a PLC 4-20 mA
Grazie
Buongiorno,
Confermiamo che il flussostato FSD-4 è adatto alle condizioni di processo indicate. L’accuratezza del flussostato dipende da diversi parametri, quali il profilo di flusso, le condizioni di flusso, la viscosità e/o la conducibilità termica del fluido, eventuali contaminazioni e/o depositi sul sensore. Alle condizioni di riferimento, l’accuratezza dello strumento è la seguente:
0,05 … ≤ 1 m/s ≤ ±5% del valore di fondo scala del campo di misura
> 1 … ≤ 1,75 m/s ≤ ±10% del valore di fondo scala del campo di misura
> 1,75 … 3 m/s ≤ ±20% del valore di fondo scala del campo di misura
Con la funzione di autoapprendimento, l’FSD-4 può essere impostato sul punto zero e sul valore massimo della portata nel rispettivo punto di misura e quindi regolato in modo ottimale in base alle condizioni di misura.