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La misura della portata Facoltà di Ingegneria, Università degli Studi di Bologna DIEM - Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni Meccaniche, Nucleari, Aeronautiche e di Metallurgia Introduzione
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
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Definizione del termine: portata • Definizioni e significati diversi in funzione del contesto in cui usa il termine “PORTATA”. • In idraulica portata di una corrente fluida, relativa ad una generica sezione trasversale, è la quantità di fluido (in volume o in massa) che passa attraverso quella sezione nell’unità di tempo*.
* Fonte: Dizionario Enciclopedico Federico Motta
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
La misura di portata in tubazione … aperta, funzionamento parzialmente pieno.
… chiusa, funzionamento totalmente pieno.
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Portata volumica e massica, la massa volumica o densità • Portata volumica Qv = A . v (m3/s)* • Portata massica Qm = A . v . (kg/s)*
• dove: A = area della sezione di passaggio (m2) • v = velocità media di deflusso (m/s) • = massa volumica del fluido (kg/m3)
• La densità o massa volumica di un corpo (spesso indicata dal simbolo ρ o anche δ) è pari alla massa per unità di volume. • Se m è la massa e V il volume si ha dunque: ρ = m / V • L’unità di misura della densità è il kg/m³ (*); in g/cm³ o in g/ml (CGS) *: Secondo SI
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
La massa volumica del fluido E’ caratteristica di ogni singolo fluido: • per i liquidi varia in funzione della temperatura
e =
n 1 + b . ( te - tn)
• per i gas varia sia in funzione della temperatura che della pressione
e = n . Slide 15
Pe Pn
26 Maggio 2015
.
tn te
.
Zn Ze
Silvio Appoloni
Il numero di Reynolds
Laminare
Transitorio
Turbolento
Re < 100
Re = 5.000
Re = 9.000
Turbolento Re = > 10.000
Re < 2.000 = moto laminare, profilo scarsamente parabolico del fluido 2.000 < Re < 10.000 = moto transitorio Re > 10.000 = moto turbolento, profilo più uniforme creato dalla turbolenza stessa del fluido Slide 16
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
I misuratori di portata per tubazione chiusa Volume Misura diretta
Massa
Misura indiretta
Misura diretta
Misura indiretta
Principio Coriolis
Misura separata (Q e ρ)
Area variabile
Principio termico
Calcolo della massa (misura di Q, p, T)
Turbine
Sistemi a peso
Positive displacement Pressione differenziale
Vortex Elettromagnetico Ultrasuono Sistemi a inserzione Altri
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Il principio meccanico Positive displacement Turbina
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Positive Displacement meter • Il rotore, posto all’interno della camera di misura, viene messo in movimento dalla pressione che movimenta il fluido. • Lo rotazione del rotore sposta il fluido attraverso la camera di misura mantenendo separato ingresso e uscita del misuratore. • Un pick up rileva la rotazione del rotore, ogni rotazione equivale ad un volume di fluido defluito.
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
FMC Measurement Solution
Misuratore meccanico: a ingranaggi per liquidi
Sampi
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Misuratore a turbina per liquidi 1 Girante 2 Perno 3 Bussola 4 Raddrizzatore di flusso 5 Cono di ingresso 6 Anello di tenuta 7 Pick up KEM Kueppers
8 Flangia 9 Corpo
Qv = vm . A = 2π . n . rm . cotg . A Slide 21
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
QV = Portata volumetrica vm = Velocità media di deflusso A = Sezione del tubo n = Numero dei giri della girante rm = Raggio della girante = Passo delle palette
Misuratore meccanico: lavorazione girante di turbina
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Misuratore meccanico: turbina per gas
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Misuratore meccanico: turbina per gas
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Misuratore meccanico: a ingranaggi per liquidi viscosi
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Products
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La pressione differenziale Gli organi deprimogeni
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Services
La misura a pressione differenziale • Elementi primari a restrizione, Standard ISO 5167 (nessuna taratura richiesta) • Orifices (orifizi calibrati) • Nozzles (boccagli) • Venturi tubes (tubi Venturi)
• Specifici del costruttore (taratura a campione) • Averaging Pitot tube (tubi Pitot)
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Silvio Appoloni
La misura a pressione differenziale – Orifice plate • ISO 5167: Orifice plate with corner, flange and D and D/2- tapping Dp = p+ - pAnnular Chamberp+ Tapping
p-
qm(v) = K(b) p+
D
d
Opening ratio d b= D of the orifice: Slide 28
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
p-
2 Dp r(-1)
Corner Tapping
La misura a pressione differenziale – Venturi • ISO 5167: Venturi tube and Venturi nozzle Dp = p+ - p-
P+ P-
qm(v) = K(b) Venturi tube with conical inlet
D
d
Opening ratio of the Venturi:
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d b= D
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Venturi nozzle with radiused inlet
Silvio Appoloni
2 Dp r(-1)
La misura a pressione differenziale – tubo di Pitot p+
p-
qm(v) = K
2 Dp r(-1)
Costante, dipende dal costruttore
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Silvio Appoloni
Quale strumento si deve utilizzare La selezione Il dimensionamento La taratura in fabbrica
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Applicator – Selector: guida alla selezione dello strumento
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Applicator – Sizing Flow: calcola l’accuratezza di misura https://wapps.endress.com/applicator/callapplicator.xml;jsessionid=049845F9E0F508D594A0F935F4E8D298
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Silvio Appoloni
La taratura: i banchi
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Certificato di taratura • Presenza dei dati del cliente e dello strumento oggetto della taratura. • Indicazione del banco di prova impiegato e relativa incertezza. • Indicazione delle tolleranze attese dallo strumento con relativo diagramma. • Indicazione del valore di uscita. • Indicazione della durata della taratura.
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Le compensazioni di stato Calcolo della massa (misura di Q, p, T)
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Misure compensate in volume o massa • Massa • Energia • Volume compensato Q
Q
m = Q · (T, p) E = Q · (T, p) ·ED (T, p) Qref = Q ·
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p
____
· pref
Tref Zref ____ ____ T
·
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Z Silvio Appoloni
Applicazioni • Vapore surriscaldato • Delta energia (Acqua + vapore saturo) • Aria compressa • Gas naturale (NX 19) • Gas in genere • Liquidi in genere
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Flow computer RMS-RMC 621: le peculiarità • • • •
Fino a 3 applicazioni Fino a 8 uscite Calcolo in tempo reale Grande display con cambio colore in caso di anomalie • Fluidi memorizzati: Argon, Azoto, Butano, Gas naturale AGA-8; metano, Idrogeno, Ossigeno, Ammoniaca, Propano, Acetilene ecc.
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Misuratori di portata: la nostra missione • Applicazioni altamente affidabili • Rapporto prezzo -prestazioni ottimale • Risparmi di tempo e di costi per la manutenzione programmata • Aumento della vita media e l‘integrità operativa • Innovazione costante: tecnologie future
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Un principio per ogni applicazione Pressione
differenziale
Elettro
magnetico
v
v
Canale aperto Dispersione
termica
v
Coriolis
m
m A ultrasuoni
Precessione di
v
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Massico
26 Maggio 2015
vortici
v Silvio Appoloni
gas vapore
Misuratori di portata: Le nostre soluzioni
Prowirl Volume
liquidi liquidi non conducibili conducibili
t mass Massa
Promass Massa
Prosonic Flow Volume
Promag Volume 1 2
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Deltabar Volume
15 50 100
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
300 350 1000
2400
4000 DN
I misuratori di portata
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26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
