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Contatori di flusso del vortice di gas: principi, applicazioni e vantaggi
2. Principio di funzionamento
I misuratori di portata a vortice di gas funzionano basandosi sul fenomeno del distacco dei vortici , scoperto da Theodore von Kármán. Quando un fluido (gas o liquido) scorre lungo un corpo smussato (un oggetto fermo nel percorso del flusso), si formano alternativamente dei vortici da entrambi i lati del corpo. La frequenza di questi vortici è direttamente proporzionale alla velocità del flusso.
I componenti principali di un misuratore di portata a vortice di gas includono:
- Corpo smussato : oggetto non aerodinamico che interrompe il flusso, creando vortici.
- Sensore di vortice : rileva la frequenza di distacco dei vortici (spesso utilizzando sensori piezoelettrici o a ultrasuoni).
- Trasmettitore di flusso : converte la frequenza del vortice in un segnale di portata (ad esempio, 4-20 mA, HART o comunicazione digitale).
La relazione tra la frequenza del vortice ( f ) e la velocità del flusso ( v ) è data da:
Dove:
- St = numero di Strouhal (una costante adimensionale per il corpo smussato)
- d = Diametro del corpo smussato
3. Caratteristiche principali dei misuratori di portata a vortice di gas
- Ampio intervallo di misurazione : adatto per portate da basse ad alte.
- Elevata precisione : in genere ±1% della lettura (a seconda del modello e della calibrazione).
- Bassa caduta di pressione : minima resistenza al flusso, con conseguente riduzione del consumo energetico.
- Nessuna parte mobile : riduce l'usura e la necessità di manutenzione.
- Ampio intervallo di temperatura e pressione : può gestire gas ad alta temperatura e alta pressione.
- Opzioni di comunicazione digitale : supporta HART, Modbus, Profibus e altri protocolli per il monitoraggio remoto.
4. Applicazioni dei misuratori di portata a vortice di gas
I misuratori di portata a vortice di gas vengono utilizzati in vari settori, tra cui:
- Misurazione del gas naturale : per il trasferimento di custodia e il monitoraggio delle condotte.
- Fornitura di gas industriali : misurazione di aria, azoto, ossigeno e altri gas di processo.
- Misurazione del flusso di vapore : nelle centrali elettriche e negli impianti di riscaldamento.
- Industria chimica e petrolchimica : per il monitoraggio del flusso di gas nei reattori e nelle condotte.
- HVAC e gestione degli edifici : misurazione dei flussi di gas per ventilazione e condizionamento dell'aria.
5. Vantaggi dei misuratori di portata a vortice di gas
✔ Elevata precisione e ripetibilità : fornisce misurazioni affidabili anche in condizioni difficili.
✔ Bassa manutenzione : l'assenza di parti mobili riduce l'usura.
✔ Ampio rapporto di riduzione : può misurare portate da molto basse a molto alte.
✔ Resistenza chimica e alla corrosione : disponibile in materiali come acciaio inossidabile, Hastelloy e rivestimenti in PTFE.
✔ Installazione e calibrazione facili : possono essere installati nelle condotte esistenti con modifiche minime.
6. Limitazioni e considerazioni
⚠ Richiede una velocità di flusso minima : al di sotto di una certa portata, la formazione di vortici potrebbe non avvenire in modo affidabile.
⚠ Sensibile alle vibrazioni delle tubazioni : le vibrazioni esterne possono interferire con il rilevamento dei vortici (sebbene i modelli moderni siano dotati di compensazione delle vibrazioni).
⚠ Non ideale per fluidi altamente viscosi : più adatto per gas e liquidi a bassa viscosità.
⚠ Effetti di temperatura e pressione : richiede una compensazione per misurazioni accurate in condizioni variabili.
7. Confronto con altri misuratori di portata
| Caratteristica | Misuratore di portata a vortice di gas | Misuratore di portata a turbina | Misuratore di portata Coriolis | Misuratore di portata ad ultrasuoni |
|---|---|---|---|---|
| Precisione | Alto (±1%) | Medio (±0,5-1%) | Molto alto (±0,1%) | Alto (±0,5-1%) |
| Manutenzione | Basso (nessuna parte mobile) | Medio (parti mobili) | Basso (nessuna parte mobile) | Basso (nessuna parte mobile) |
| Idoneità al gas | Eccellente | Limitato | Limitato | Eccellente |
| Costo | Moderare | Basso | Alto | Da moderato ad alto |
8. Conclusion
I misuratori di portata a vortice di gas rappresentano una soluzione robusta e affidabile per la misurazione della portata di gas in applicazioni industriali. L'elevata precisione, la ridotta manutenzione e la capacità di gestire condizioni difficili li rendono la scelta ideale per il monitoraggio del flusso di gas naturale, gas industriali e vapore. Sebbene presentino alcune limitazioni (come la sensibilità alle vibrazioni), i progressi tecnologici hanno ridotto al minimo questi problemi, rendendoli un'opzione versatile ed economica per le moderne esigenze di misurazione della portata.
