Misuratori di portata elettromagnetici: principio di funzionamento, vantaggi, selezione e risoluzione dei problemi

La misurazione del flusso svolge un ruolo fondamentale nei moderni processi industriali. Tra le tante tecnologie di misurazione del flusso disponibili oggi sul mercato, il misuratore di portata elettromagnetico (spesso chiamato misuratore magnetico) è uno degli strumenti più utilizzati per misurare i liquidi conduttivi.

Cos'è un misuratore di portata elettromagnetico?

A misuratore di portata magneticomisura la portata di liquidi conduttivi utilizzando la legge di induzione elettromagnetica di Faraday. Quando un liquido conduttivo scorre attraverso un campo magnetico, viene indotta una tensione proporzionale alla velocità del flusso.

Struttura di base

Un tipico misuratore di portata elettromagnetico è costituito da un tubo di flusso (rivestito con materiale isolante), elettrodi (per rilevare la tensione indotta), bobine di campo magnetico, convertitore/trasmettitore di segnale.

Quando il liquido conduttivo scorre attraverso il campo magnetico, un segnale di tensione viene generato e rilevato dagli elettrodi. Il trasmettitore converte quindi questo segnale in un'uscita di portata.

Vantaggi dei misuratori di portata elettromagnetici

I misuratori di portata elettromagnetici offrono numerosi vantaggi importanti nella misurazione industriale.

Basso consumo energetico

I misuratori magnetici in genere richiedono una bassa potenza operativa, il che li rende efficienti per il funzionamento a lungo-termine.

Adatto per supporti difficili

Possono misurare acqua potabile, liquidi sporchi, liquidi corrosivi, liquami o persino miscele liquide-solide.

Ad esempio, acque reflue, liquami di pasta di legno, liquami minerari e liquidi chimici.

Non influenzato dalle proprietà del fluido

All'interno di un certo intervallo di conduttività, la misurazione non è influenzata da:

• Temperatura
• Viscosità
• Densità
• Pressione

Ciò li rende molto affidabili in ambienti industriali complessi.

Ampio intervallo di misurazione

I misuratori di portata elettromagnetici hanno un rapporto di turndown molto ampio:

Intervallo tipico: 100:1

Alcuni modelli: fino a 1000:1

Risposta rapida

Poiché non ci sono parti in movimento, i misuratori magnetici hanno:

• Nessuna inerzia meccanica
• Risposta rapida
• Capacità di misurare il flusso pulsante
• Capacità di misurare il flusso diretto e inverso
• Gamma di dimensioni estremamente ampia

I misuratori di portata elettromagnetici industriali possono coprire diametri di tubi da DN10 a DN3000mm. Ciò li rende adatti sia per applicazioni di laboratorio che per grandi condotte municipali.

Svantaggi dei misuratori di portata magnetici

Nonostante i loro vantaggi, i misuratori di portata elettromagnetici presentano anche diverse limitazioni.

Non possono misurare liquidi non-conduttivi, gas, vapore o liquidi contenenti grandi quantità di gas, inoltre non possono misurare liquidi a conduttività molto bassa, come prodotti petroliferi e solventi organici.

Inoltre, a causa delle limitazioni dei materiali di rivestimento e dell'isolamento elettrico, i misuratori magnetici standard non sono adatti per ambienti a temperatura-molto elevata o per ambienti a temperatura-estremamente bassa. Le basse temperature possono causare condensa o gelo, che possono danneggiare l'isolamento.

Condizioni operative e requisiti di installazione

Per garantire una misurazione accurata, devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:

Il campo magnetico deve essere stabile e uniformemente distribuito.

Il profilo di velocità del fluido dovrebbe essere assialsimmetrico.

Il liquido deve essere non-magnetico, con conduttività uniforme

Il tubo di misurazione deve essere completamente riempito di liquido (a meno che non si utilizzi un tubo parzialmente riempito).

Il liquido deve avere lo stesso potenziale elettrico della terra, quindi è necessaria un'adeguata messa a terra.

Guasti comuni e risoluzione dei problemi

1. Problemi di installazione

Molti guasti si verificano a causa di un'installazione errata.

Gli errori tipici includono:

Installazione del sensore nel punto più alto di una tubazione dove si accumula aria

Installazione su tubazioni verticali discendenti, che potrebbero causare lo svuotamento della tubazione

Mancanza di contropressione, per cui il tubo non rimane pieno

Questi problemi portano a letture instabili o imprecise.

2. Interferenza ambientale

Le fonti di interferenza comuni includono:

• Correnti vaganti nelle condutture
• Forti onde elettromagnetiche
• Campi magnetici provenienti da motori di grandi dimensioni

Le soluzioni includono:

• Messa a terra indipendente
• Isolamento elettrico tra sensore e tubazione
• Cavi di segnale schermati

3. Danni da fulmine

I fulmini possono introdurre picchi di alta tensione attraverso:

• Linee elettriche
• Bobine di eccitazione
• Cavi di segnale

Sono necessarie un'adeguata protezione contro le sovratensioni e una messa a terra.

4. Cambiamenti ambientali

A volte un flussometro funziona correttamente durante la messa in servizio ma successivamente mostra segnali instabili a causa di cambiamenti ambientali, come:

• Operazioni di saldatura nelle vicinanze
• Trasformatori appena installati
• Nuovo equipaggiamento elettrico

Questi possono introdurre interferenze impreviste.

Principali tipi di misuratori di portata elettromagnetici

I misuratori di portata elettromagnetici possono essere classificati in diversi modi.

Per struttura

Tipo integrale: sensore e trasmettitore sono integrati.

Remoto (tipo-diviso): sensore e trasmettitore sono installati separatamente.

Per metodo di installazione

Collegamento a flangia

Connessione filettata

Collegamento a morsetto

Tipo wafer (sandwich).

Per alimentazione e comunicazione

Comunicazione RS485

Trasmissione remota GPRS

Funzionamento a batteria-

Alcuni modelli integrano anche il monitoraggio della pressione e la comunicazione remota dei dati

Campi di applicazione tipici

Diametro grande (300 mm – 1000 mm)

Utilizzato principalmente in:

Approvvigionamento idrico comunale

Sistemi di drenaggio

Impianti di trattamento delle acque

Diametro medio (50 mm – 250 mm)

Le applicazioni comuni includono:

Polpa e liquore nero nelle cartiere

Liquami minerari

Liquami di carbone negli impianti di preparazione del carbone

Liquidi corrosivi negli impianti chimici

Acqua di raffreddamento dell'altoforno

Condotte idrauliche per il trasporto del carbone

Diametro piccolo (< 50 mm)

Utilizzato nelle industrie che richiedono condizioni igieniche:

Industria farmaceutica

Lavorazione degli alimenti

Biotecnologia

Applicazioni di laboratorio

Come selezionare il misuratore di portata elettromagnetico giusto

Quando si seleziona un misuratore di portata elettromagnetico, è necessario considerare diversi parametri chiave.

Fattori chiave di selezione

• Mezzo misurato
• Diametro del tubo
• Temperatura
• Pressione
• Intervallo di flusso
• Alimentazione elettrica
• Segnale di uscita
• Metodo di installazione

Guida alla selezione rapida

Perché i misuratori di portata elettromagnetici sono ampiamente utilizzati

I misuratori di portata elettromagnetici sono diventati strumenti essenziali in molti settori, tra cui:

• Controllo dei processi industriali
• Misurazione dell'energia
• Monitoraggio ambientale
• Sistemi di trasporto
• Produzione farmaceutica
• Ricerca scientifica
• Osservazione oceanografica
• Monitoraggio di fiumi e laghi

La loro affidabilità, la ridotta manutenzione e la capacità di misurare liquidi difficili li rendono una delle tecnologie di misurazione del flusso più importanti nell'industria moderna.

Conclusione

Se selezionati e installati correttamente, i misuratori di portata elettromagnetici possono garantire elevata precisione, manutenzione minima e durata eccellente, rendendoli la scelta preferita per la moderna misurazione del flusso industriale.

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