Pressione differenziale

Un flussometro a pressione differenziale (DP) misura la portata dei fluidi calcolando la caduta di pressione attraverso un'ostruzione o una restrizione inserita nel percorso del flusso. Questa tecnologia si basa sul principio di Bernoulli ed è uno dei metodi più comuni e versatili per la misurazione del flusso. 

I misuratori di portata a pressione differenziale (DP) sono altamente versatili e possono misurare un'ampia gamma di fluidi, inclusi gas, liquidi e vapore. Ciò li rende ampiamente utilizzati in settori quali quello chimico, petrolchimico ed energetico, dove la misurazione del flusso accurata e affidabile è fondamentale.

Il misuratore di portata a pressione differenziale (DP) utilizza il principio di Bernoulli per misurare il flusso di liquidi, vapore o gas nei tubi. Il misuratore di portata DP consente una misurazione precisa del flusso di fluido all'interno di un tubo introducendo una barriera o restrizione che crea una caduta di pressione. Secondo l’equazione di Bernoulli, la caduta di pressione attraverso una costrizione è proporzionale al quadrato della velocità del fluido. La portata viene determinata utilizzando una combinazione dell'equazione di continuità e delle misurazioni della caduta di pressione.

Inoltre, la caduta di pressione aumenta con la velocità del flusso, seguendo la relazione quadratica. Il tempo di risposta di un flussometro a pressione differenziale (DP) è quasi immediato e dipende dalle prestazioni dinamiche del sensore, dalla progettazione del sistema e dalle proprietà del fluido, come densità e viscosità.

I misuratori di portata a pressione differenziale (DP) sono noti per la loro precisione, affidabilità e capacità di funzionare in condizioni difficili, come ambienti con temperature elevate, pressioni elevate o portate fluttuanti. Questi misuratori sono particolarmente utili nei settori in cui la misurazione precisa è essenziale per il controllo, il monitoraggio e l'efficienza del processo.

È possibile configurare i misuratori di portata DP con diversi elementi primari per adattarsi ad applicazioni specifiche. Questi elementi primari includono

• Sistemi con orifizio: sono semplici ed economici, comunemente utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni per misurare il flusso creando un differenziale di pressione.
• Tubi di Pitot: vengono utilizzati principalmente nelle misurazioni del flusso di gas o aria e misurano la velocità del fluido rilevando la differenza tra pressioni statiche e dinamiche.
• Tubi Venturi: progettati per ridurre al minimo la perdita di energia, i tubi Venturi vengono utilizzati quando sono importanti cadute di pressione inferiori, rendendoli ideali per sistemi di flusso più grandi e applicazioni che richiedono efficienza energetica.
• Ugelli di flusso: comunemente utilizzati in applicazioni ad alto flusso, gli ugelli di flusso sono simili ai tubi Venturi ma progettati per condizioni di flusso specifiche.

Inoltre, i misuratori a cono a V, i misuratori a cuneo e i diaframmi segmentali vengono utilizzati per applicazioni specifiche, come flussi a basso numero di Reynolds, fluidi viscosi e fanghi

Con i misuratori di portata a pressione differenziale molto flessibili è possibile misurare un'ampia gamma di fluidi. I diversi tipi di fluidi che possono gestire sono riassunti qui:

Sostanze liquide:

1. I misuratori di portata a pressione differenziale vengono comunemente utilizzati per misurare liquidi puliti come acqua, oli, prodotti chimici, solventi e altri liquidi con bassa viscosità e pochissimi solidi.
2. Alcuni misuratori di portata a pressione differenziale (DP) con design specifici, come misuratori a cuneo o elementi a flusso laminare, possono essere utilizzati per liquidi più viscosi, inclusi oli pesanti o sciroppi. Tuttavia, è necessario considerare la maggiore caduta di pressione e la possibilità di intasamento.
3. I liquidi contenenti solidi sospesi possono essere gestiti da misuratori di portata a pressione differenziale (DP) costruiti con strutture più robuste e orifizi più grandi. Tuttavia, è necessario prestare particolare attenzione alla possibilità di intasamento ed erosione

Gas

1. Per la misurazione di gas puliti, tra cui aria, gas naturale, azoto, ossigeno e altri gas comunemente utilizzati nelle operazioni industriali, questi misuratori di portata sono estremamente accurati.
2. I misuratori di portata DP sono adatti anche per gas contenenti particelle o umidità. Tuttavia, è fondamentale scegliere un misuratore in grado di gestire queste condizioni e prevenire problemi come condensa o intasamenti.

Vapore

1. I misuratori di portata a pressione differenziale sono ampiamente utilizzati per misurare il vapore saturo, ma richiedono una compensazione per le variazioni di pressione-temperatura. Per il vapore surriscaldato è necessaria un'ulteriore correzione della temperatura a causa della densità variabile.

I misuratori di portata a pressione differenziale sono utilizzati in un'ampia gamma di settori, tra cui:

1. Petrolio e gas: i misuratori di portata DP vengono utilizzati per misurare il flusso di petrolio e gas negli oleodotti e in altri impianti di produzione.
2. Lavorazione chimica: i misuratori di portata a pressione differenziale vengono utilizzati per monitorare e controllare il flusso di sostanze chimiche negli impianti di lavorazione chimica.
3. Trattamento dell'acqua e delle acque reflue: questi flussometri vengono utilizzati per monitorare e controllare il flusso dell'acqua e delle acque reflue negli impianti di trattamento delle acque.
4. HVAC: i misuratori di portata a pressione differenziale vengono utilizzati per monitorare e controllare il flusso d'aria nei sistemi HVAC.
5. Alimenti e bevande: i misuratori di portata a pressione differenziale vengono utilizzati per misurare il flusso di liquidi negli impianti di produzione di alimenti e bevande.
6. Settore farmaceutico: i misuratori di portata a pressione differenziale vengono utilizzati per misurare il flusso di liquidi e gas negli impianti di produzione farmaceutica.
7. Misura fiscale: i misuratori di portata a pressione differenziale vengono utilizzati nelle applicazioni di misura fiscale in cui la misurazione accurata è fondamentale, come nel settore del petrolio e del gas.

I fattori da considerare includono il tipo di fluido, l'intervallo di portata, la pressione e la temperatura del fluido, le dimensioni del tubo, i requisiti di precisione e la presenza di solidi o altri contaminanti.

Una corretta installazione è fondamentale per ottenere misurazioni accurate. Ciò include la garanzia di adeguati tratti rettilinei dei tubi (tipicamente 10-30 diametri di tubo a monte e 5-10 diametri a valle, a seconda dell'elemento di flusso), la corretta posizione delle prese di pressione e la garanzia di connessioni prive di perdite

La manutenzione regolare può includere la pulizia della restrizione (in particolare degli orifizi) per rimuovere i detriti, il controllo delle perdite e la ricalibrazione del trasmettitore.

La precisione varia generalmente dall'1% al 2% della lettura effettiva, a seconda del tipo di contatore, dell'installazione e delle condizioni operative.

Per una misurazione della portata precisa ed affidabile in molteplicii applicazioni, i misuratori di portata a pressione differenziale (DP) sono perfetti. Per la loro adattabilità alle condizioni di bassa ed alta temperatura e per la conformità ai requisiti ISO 5167, gli Uffici Tecnici li selezionano spesso. Sono adatti per una varietà di gas e liquidi poiché possono essere utilizzati con tubi di grandi dimensioni e materiali diversi. Molte aziende scelgono i misuratori DP per il basso rischio di perdite, il rapporto costo-efficacia e la facilità di manutenzione.

1. Misurazioni affidabili: letture accurate dei misuratori di portata a pressione differenziale (DP) si applicano anche in condizioni di flusso turbolento e con caratteristiche di flusso diverse. Alcune versioni, come i misuratori DP autocondizionati, possono sopportare flussi turbolenti senza richiedere tubazioni lunghe e diritte.
2. Manutenzione minima: Tutti gli elementi primari utilizzati nei misuratori di portata a pressione differenziale, compresi i tubi Venturi, gli ugelli di flusso e gli orifizi, sono progettati senza componenti in movimento, eliminando l'usura meccanica e riducendo le esigenze di manutenzione. Tuttavia, i misuratori di portata a piastra con orifizio potrebbero comunque richiedere una pulizia periodica per prevenire intasamenti e accumulo di detriti.
   
   Elementi primari e loro esigenze di manutenzione
   
   • Piastre con orifizio: piastre semplici e statiche che richiedono una pulizia occasionale.
   • Tubi Venturi: sagomati per ridurre al minimo la perdita di pressione e richiedono poca manutenzione.
   • Ugelli di flusso: restrizione statica del flusso con manutenzione minima.
   • Tubi di Pitot: misurano la velocità utilizzando le differenze di pressione e generalmente richiedono poca manutenzione.
   
   Eliminando le parti mobili e fornendo misurazioni stabili, i misuratori di portata DP aiutano gli operatori a ridurre i costi di manutenzione e migliorare l'efficienza operativa.
3. Soluzioni personalizzabili: i misuratori di portata DP possono essere personalizzati per soddisfare le esigenze del cliente per parametri quali turndown, perdita di pressione totale e dimensioni della valvola, ottimizzando le prestazioni per applicazioni specifiche.
4. Installazione flessibile: questi contatori possono essere preconfigurati per applicazioni specifiche (ad esempio, attraverso filtri, scambiatori di calore o dispositivi di prevenzione del riflusso) per ridurre tempi e costi di installazione migliorando al tempo stesso la produttività.
5. Design compatto: i misuratori di portata DP sono progettati per adattarsi a spazi più piccoli, riducendo i requisiti di tubazioni e supporto senza sacrificare la precisione. Ciò li rende ideali per applicazioni con spazio limitato o montate su piattaforma.
6. Bassa perdita di pressione permanente: i misuratori di portata a pressione differenziale, in particolare i diaframmi, introducono una perdita di pressione permanente. Tuttavia, i tubi Venturi e gli ugelli di flusso sono progettati per ridurre questa perdita mantenendo una misurazione accurata.
7. Requisiti minimi di tubi diritti: a differenza di altri misuratori di portata che richiedono lunghi tratti di tubi a monte e a valle, molti misuratori DP possono funzionare in modo efficace con requisiti ridotti di tubi diritti, risparmiando sui costi delle tubazioni e delle strutture di supporto.

I misuratori di portata a pressione differenziale (DP) sono realizzati con materiali adatti a varie applicazioni. I materiali comuni per i misuratori di portata DP includono acciaio inossidabile per durata e resistenza alla corrosione, Hastelloy C per ambienti chimici aggressivi e Monel o bronzo all'alluminio per applicazioni con acqua di mare. Il titanio può essere utilizzato laddove la riduzione del peso è essenziale.

I misuratori di portata a pressione differenziale non sono ideali in determinate situazioni. Evitare di utilizzare misuratori DP per portate estremamente basse a meno che non venga utilizzato un design adatto (ad esempio, elementi a flusso laminare). Le applicazioni di piccolo diametro (inferiore a 1/2") possono richiedere progetti specializzati a causa della maggiore sensibilità agli intasamenti ed alle perdite di pressione.

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