Misura di portata con diaframma calibrato

Scopo delle presenti informazioni sono i fondamentali sui quali si e' basata la cosidetta "strumentazione", cioe' il complesso degli elementi "materiali" utilizzati per la regolazione automatica e dei principi fondamentali di scelta fra tali elementi per il controllo degli Impianti tipo Chimici, Petrolchimici, Raffinerie ecc...

Oggi la strumentazione e' molto evoluta e sofisticata, per seguire e conoscere le nuove tecnologie sulle misure, Vi consigliamo di accedere ai siti dei fornitori di STRUMENTAZIONE.


 

I diaframmi calibrati nella pratica industriale sono largamente impiegati per i seguenti principali vantaggi rispetto al tubo di Venturi :

  • Basso costo
  • Facilità di installazione
  • con una semplice operazione di tornitura se ne possono variare le caratteristiche

 

Sono normalmente realizzati in acciaio inox, a forma di disco, con una linguetta sulla quale vengono incisi i dati caratteristici e di spessore variabile da 3 a 12 mm. a seconda del DN (diametro nominale) della tubazione dove devono essere installati.

Presentano al centro un'apertura circolare opportunamente sagomata e calcolata espressamente in funzione dei valori di processo. A volte, nei casi di fluidi liquidi che hanno fenomeni di flash o di gas che presentano condensazioni, hanno un foro aggiuntivo (che deve sempre risultare nel calcolo) chiamato rispettivamente di sfiato o di spurgo. Il disco calibrato viene montato nella tubazione a mezzo di due apposite flange (fig.3), fra le quali è serrato strettamente e sistemato in modo che il centro del foro coincida esattamente con l'asse della tubazione.

Sulle flange sono ricavate le prese di pressione ad 1" a monte ed 1" a valle rispetto l' FE. Sul foro di entrata (+), il foro deve presentarsi a spigolo vivo; sul lato di uscita (-) è invece smussato di 45°. Un montaggio errato (ingresso dalla parte dello smusso) comporta un errore di misura. A monte del disco calibrato non debbono esserci curve, valvole, gomiti e qualsiasi cosa che può disturbare il buon andamento dei filetti fluidi, per un tratto di almeno 20 D, mentre a valle per almeno 5 D. Facendo riferimento alla fig.3, si può vedere come la vena fluida, in corrispondenza del diaframma, viene bruscamente ridotta di sezione nel rapporto D²/d². E' evidente come anche in questo caso la misura di portata si riduce in definitiva ad una misura di pressione differenziale (dP) esistente tra monte e valle dell'orifizio. Nel campo dei liquidi si risale alla portata Q con la seguente formula :
a) Q = K c d² SQR(dP/Y)

  • Q = portata istantanea in m³/h
  • K = coefficiente fisso
  • d = diametro nel foro del diaframma in mm.
  • dP = P1 - P2 = pressione differenziale in mmH2o
  • Y = peso specifico del fluido in Kg/m³
  • c = coefficiente di efflusso.

Nel caso di gas, occorre introdurre un altro coefficiente, detto di COMPRIMIBILITA' che tiene conto dell'espansione che il gas subisce nel passare dalla pressione P1 a quella P2. Esso dipende sia dal dP che da P1 ed in pratica varia da 0,97 a 1. Il coefficiente di efflusso c, tiene conto delle perdite subite dal fluido durante lo strozzamento e può variare da 0,6 a 0,66, e dipende dal rapporto della strozzatura m = d²/D². La relazione (a) è valida per un valore (m) compreso fra 0,05 e 0,7. Per il tipo di installazione sopra descritta, abbiamo già visto che la portata Q dipende dall'unica variabile rappresentata da dP, per cui volendo misurare Q è sufficiente misurare il dP. Possiamo dire quindi che la portata è proporzionale alla radice quadrata di dP. Gli strumenti misuratori di portata sono dunque in realtà dei misuratori di dP, con la scala opportunamente graduata in unità di portata. Supponiamo di avere a disposizione un manometro a vasi differenziali a mercurio, con campo 0 - 2500 mm. di H2o. Si debba con esso misurare una portata di 200 m³/h di acqua. La tabella che segue mostra l'andamento quadratico delle divisioni sulla scala della portata.

Q % Q m³/h dP % scala in mm. dP in mm.H2o
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
1
4
9
16
25
36
49
64
81
100
25
100
225
400
625
900
1225
1600
2025
2500