Misuratori di portata a Ultrasuoni

Tecnologia e funzionamento dei misuratori di portata a ultrasuoni

Un misuratore di portata a ultrasuoni rileva la velocità del fluido mediante segnali ultrasonori e utilizza questo dato per calcolare la portata in funzione della sezione della tubazione. Il calcolo della portata può basarsi su diversi principi di misura, tra cui quello a tempo di transito, particolarmente adatto ai liquidi puliti e alle condotte chiuse.

Nel principio a tempo di transito, due sensori inviano e ricevono impulsi ultrasonori lungo la tubazione. Il sistema misura la differenza tra il tempo impiegato dal segnale a viaggiare a favore della direzione del flusso e quello impiegato in direzione opposta. Questa differenza, proporzionale alla velocità del fluido, viene elaborata dallo strumento per restituire valori come portata istantanea, volume cumulato, velocità del fluido e, nei modelli predisposti con sonde di temperatura, energia e potenza termica.

La tecnologia Doppler segue invece un principio diverso: il segnale ultrasonoro viene riflesso da particelle solide o bolle presenti nel fluido e la variazione di frequenza permette di stimare la velocità del flusso. In linea generale, il tempo di transito è spesso associato a liquidi puliti e omogenei, mentre il Doppler può essere valutato in presenza di particelle o gas, sempre in base alla compatibilità dello strumento e alle condizioni di processo.

Nei sistemi clamp-on il posizionamento dei trasduttori esterni è un elemento determinante, perché il segnale deve attraversare la parete del tubo e propagarsi correttamente nel liquido.

Accanto alle configurazioni non invasive clamp-on o clip-on, esistono anche misuratori inline installati direttamente sulla tubazione. Consulta l’approfondimento dedicato ai misuratori di portata ad ultrasuoni per capire come funzionano, quali vantaggi offrono e quali aspetti valutare per una corretta installazione.

Come scegliere il misuratore di portata a ultrasuoni adatto

La scelta di un misuratore di portata a ultrasuoni dipende dall’obiettivo della misura e dalle condizioni in cui lo strumento dovrà operare. All’interno della gamma dei misuratori di portata, le configurazioni a ultrasuoni permettono di rispondere a queste esigenze senza introdurre organi meccanici nel flusso.

Misure portatili, monitoraggio continuo ed energia termica

Per le verifiche in campo, la diagnostica e le campagne di misura su più punti, un misuratore portatile consente di spostare lo strumento tra diverse tubazioni e registrare i dati senza realizzare un’installazione permanente. Il RIF600P utilizza il principio del tempo di transito ed è destinato ai liquidi puliti. Integra un datalogger per le attività di controllo e prevede, in base alla configurazione, velocità del fluido fino a 10 m/s, temperatura di processo fino a 160 °C, protezione IP65 e accuratezza pari a ±1% del valore letto su banco prova.

Quando la misura deve rimanere attiva nel tempo, diventano centrali la continuità di lettura e il collegamento con il sistema di controllo. Il RIF600W, con installazione a parete, può acquisire la portata, il volume, la velocità del fluido e, nelle configurazioni predisposte con le sonde di temperatura, anche l’energia e la potenza termica. Le uscite 4–20 mA, a impulsi e la comunicazione Modbus RS485 ne permettono l’integrazione con i sistemi di supervisione.

Il RIF600S risponde alla stessa esigenza con una struttura modulare orientata alle applicazioni industriali e all’automazione. Per le tubazioni di piccolo diametro sono disponibili configurazioni dedicate, mentre per i circuiti HVAC, gli impianti di riscaldamento e quelli di raffrescamento possono essere selezionati strumenti predisposti per associare la portata alle temperature di mandata e ritorno.

Quando il dato deve essere raccolto o trasmesso a distanza, il RIF645 mette a disposizione una soluzione non invasiva orientata alla comunicazione RS485, LoRa e ai sistemi IoT. Per gli audit, le verifiche preliminari o i progetti di durata limitata è disponibile anche il noleggio di misuratori di portata ed energia termica a ultrasuoni, che permette di acquisire dati reali sull’impianto senza prevedere subito un’installazione definitiva.

Differenza tra i misuratori clamp-on e inline

I misuratori clamp-on utilizzano trasduttori applicati sulla superficie esterna della tubazione. Non richiedono il taglio del tubo, non causano perdite di carico e non introducono parti a contatto con il liquido. Sono quindi adatti alle linee esistenti, alle verifiche temporanee e ai processi nei quali un intervento sulla tubazione comporterebbe fermate o modifiche difficili da gestire.

La natura non invasiva dell’installazione non elimina però la necessità di una corretta valutazione applicativa. Il segnale ultrasonoro deve attraversare la parete del tubo e propagarsi nel liquido. Il materiale, lo spessore, lo stato della superficie, l’eventuale rivestimento interno e il corretto posizionamento dei sensori influiscono sulla qualità della lettura.

I misuratori inline vengono invece inseriti direttamente nella tubazione e diventano parte integrante del processo. Possono essere valutati quando il progetto prevede fin dall’origine una misura permanente e una configurazione definita della linea. 

Fluido, tubazione e condizioni di installazione

Il diametro nominale, il materiale e lo spessore del tubo devono essere noti, soprattutto nelle installazioni clamp-on, perché vengono utilizzati dallo strumento per elaborare il segnale e calcolare la portata.

I misuratori a tempo di transito sono generalmente indicati per i liquidi puliti e sufficientemente omogenei. L’acqua, l’acqua tecnica, il glicole, gli oli e alcune soluzioni chimiche possono rientrare nel campo applicativo quando risultano compatibili con il modello, con le sonde e con le condizioni di esercizio. La presenza significativa di bolle d’aria, gas disciolti, solidi sospesi o fluidi fortemente aerati può attenuare il segnale e richiedere una valutazione differente della tecnologia.

Anche il punto di installazione incide sulla stabilità della misura. Le curve, le valvole, le pompe, le derivazioni e le variazioni di sezione possono generare turbolenze o profili di velocità non uniformi. Quando previsti dalla documentazione tecnica, i tratti rettilinei a monte e a valle aiutano a individuare una zona della tubazione più rappresentativa del flusso.

Applicazioni industriali dei flussimetri a ultrasuoni

I flussimetri a ultrasuoni sono utilizzati negli impianti idrici, nel trattamento delle acque, nella verifica delle pompe, nei circuiti industriali e nelle attività di controllo dei consumi. Le versioni portatili sono indicate per la manutenzione e la diagnostica, mentre le configurazioni fisse presidiano il monitoraggio continuo e il trasferimento del dato verso i sistemi di automazione.

Nei sistemi HVAC, nel riscaldamento e nel raffrescamento, la misura della portata può essere collegata alle temperature del circuito per supportare gli audit e il monitoraggio energetico. Le soluzioni per i piccoli diametri trovano spazio anche nella gestione idrica, nell’agricoltura e nell’acquacoltura, quando il liquido e le condizioni operative sono compatibili.

Nelle applicazioni chimiche, farmaceutiche o alimentari, l’idoneità deve essere verificata rispetto al fluido, alla tubazione e ai requisiti del processo. Quando il diametro è elevato, il liquido presenta caratteristiche particolari o sono richieste prestazioni specifiche di accuratezza e integrazione, la nostra consulenza tecnica Riels supporta la selezione della configurazione più coerente con l’impianto e con il risultato di misura richiesto.

Qualità, accuratezza e supporto tecnico

I misuratori di portata a ultrasuoni Riels sono selezionati per offrire elevata qualità costruttiva, stabilità del segnale e accuratezza nelle applicazioni industriali. Modelli come RIF600P, RIF600W e RIF600S raggiungono un’accuratezza dichiarata fino a ±1%, secondo la specifica configurazione e le condizioni di misura, e possono integrare display, datalogger, uscite analogiche, impulsi e protocolli di comunicazione per il controllo e il monitoraggio dell’impianto.

A prodotti affidabili e configurabili affianchiamo consulenza tecnica, verifiche funzionali e servizi di taratura, supportandoti nella scelta, nell’installazione e nel mantenimento delle prestazioni nel tempo.

Contatta Riels per individuare il misuratore di portata più adatto alla tua applicazione o per richiedere supporto tecnico e servizi di taratura.

FAQ

Come funziona un misuratore di portata a ultrasuoni?

Un misuratore di portata a ultrasuoni utilizza onde sonore ad alta frequenza per rilevare la velocità del fluido in una tubazione. Nel principio a tempo di transito, il sistema confronta il tempo impiegato dal segnale a viaggiare a favore e contro la direzione del flusso; da questa differenza calcola la velocità e quindi la portata.

Qual è la differenza tra misuratore a ultrasuoni clamp-on e inline?

Un misuratore clamp-on utilizza sensori esterni applicati alla tubazione e non richiede il taglio del tubo né il contatto diretto con il fluido. Un misuratore inline viene invece installato direttamente sulla linea e diventa parte integrante dell’impianto. La scelta dipende da installazione, fluido, diametro, accuratezza richiesta e obiettivo della misura.

Quando scegliere un misuratore a tempo di transito?

Il tempo di transito è spesso indicato per liquidi puliti e omogenei, come acqua, glicole, oli o soluzioni compatibili con il modello selezionato. È una tecnologia adatta quando il segnale ultrasonoro può propagarsi in modo stabile attraverso il fluido e la tubazione.

I misuratori a ultrasuoni funzionano con liquidi sporchi o aerati?

La compatibilità con liquidi sporchi, aerati o con solidi sospesi dipende dalla tecnologia e dal modello. La presenza di bolle, gas o particelle può influenzare la misura; in alcuni casi può essere valutata una tecnologia Doppler o una configurazione specifica, sempre in base alle condizioni di esercizio.

Quali dati servono per scegliere il misuratore corretto?

Servono informazioni su fluido, diametro nominale, materiale e spessore della tubazione, campo di portata, velocità del fluido, temperatura, accuratezza richiesta, tipo di installazione, segnali di uscita, necessità di datalogger o totalizzatore ed eventuale misura di energia termica. Per applicazioni complesse, la consulenza tecnica Riels può supportare l’analisi dei dati di processo.

Un flussimetro a ultrasuoni richiede manutenzione o taratura?

I flussimetri a ultrasuoni non hanno parti meccaniche immerse nel flusso, ma le prestazioni dipendono da corretta installazione, stato dei sensori, qualità del segnale e condizioni operative. Controlli periodici, verifiche funzionali e taratura possono essere necessari in base al modello, all’applicazione e alle procedure interne dell’impianto.