26 Maggio 2015
Products Solutions Services
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
Slide 11 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
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
Slide 12 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
La misura di portata in tubazione
… chiusa, funzionamentototalmente pieno.
… aperta, funzionamentoparzialmente pieno.
Slide 13 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
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
Slide 14 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
La massa volumica del fluido
E’ caratteristica di ogni singolo fluido:• per i liquidi varia in funzione della temperatura
n
e =1 + b . ( te - tn)
• per i gas varia sia in funzione della temperatura chedella pressione
Pe tn Zn
e = n . . .Pn te Ze
Slide 15 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Il numero di Reynolds
Laminare
Re < 100
Transitorio
Re = 5.000 Re = 9.000 Re = > 10.000
Turbolento Turbolento
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 dallaturbolenza stessa del fluido
Slide 16 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
I misuratori di portata per tubazione chiusa
Volume Massa
Misura diretta Misura indiretta Misura diretta Misura indiretta
Positive displacement Pressione
differenziale
Principio Coriolis Misura separata (Q
e ρ)
Area variabile Principio termico Calcolo della massa
(misura di Q, p, T)
Turbine Sistemi a peso
Vortex
Elettromagnetico
Ultrasuono
Sistemi a inserzione
Altri
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26 Maggio 2015
Il principio meccanico
Positive displacement
Turbina
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26 Maggio 2015
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.
FMC Measurement Solution
Slide 19 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Misuratore meccanico: a ingranaggi per liquidi
Sampi
Slide 20 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
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
8 Flangia
9 Corpo
Qv = vm . A = 2π . n . rm . cotg . A
QV = Portata volumetricavm = Velocità media di deflussoA = Sezione del tubon = Numero dei giri della girante
rm = Raggio della girante = Passo delle palette
KEM Kueppers
Slide 21 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Misuratore meccanico: lavorazione girante di turbina
Slide 22 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Misuratore meccanico: turbina per gas
Slide 23 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Misuratore meccanico: turbina per gas
Slide 24 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Misuratore meccanico: a ingranaggi per liquidi viscosi
Slide 25 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Products Solutions Services
La pressione differenziale
Gli organi deprimogeni
Slide 26 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
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)
Slide 27 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
La misura a pressione differenziale – Orifice plate
• ISO 5167: Orifice plate with corner, flange and D and D/2- tapping
D d
p+p-
p+p-
Dp = p+ - p-
qm(v) = K(b) 2 Dp r(-1)
dDb =
Corner Tapping
Opening ratioof the orifice:
Annular ChamberTapping
Slide 28 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
La misura a pressione differenziale – Venturi
• ISO 5167: Venturi tube and Venturi nozzle
D
d
P+
P-
Venturi tube withconical inlet
Venturi nozzle withradiused inlet
Opening ratioof the Venturi:
dDb =
Dp = p+ - p-
qm(v) = K(b) 2 Dp r(-1)
Slide 29 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
La misura a pressione differenziale – tubo di Pitot
p+p-
qm(v) = K 2 Dp r(-1)
Costante, dipendedal costruttore
Slide 30 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Quale strumento si deve utilizzare
La selezione
Il dimensionamento
La taratura in fabbrica
Slide 31 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Applicator – Selector: guida alla selezione dello strumento
Slide 32 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Applicator – Sizing Flow: calcola l’accuratezza di misura
https://wapps.endress.com/applicator/callapplicator.xml;jsessionid=049845F9E0F508D594A0F935F4E8D298
Slide 33 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
La taratura: i banchi
Slide 34 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
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.
Slide 35 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Le compensazioni di stato
Calcolo della massa (misura di Q, p, T)
Slide 36 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Misure compensate in volume o massa
• Massa
• Energia
• Volume compensato
pref T Z
m = Q · (T, p)
E = Q · (T, p) ·ED (T, p)
Qref = Q ·____
·____
·____
p Tref Zref
Q Q
Slide 37 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Applicazioni
• Vapore surriscaldato
• Delta energia (Acqua + vapore saturo)
• Aria compressa
• Gas naturale (NX 19)
• Gas in genere
• Liquidi in genere
Slide 38 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
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.
Slide 39 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
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
Slide 40 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Un principio per ogni applicazione
Canale aperto
v
Pressione differenziale
Dispersione termica
A ultrasuoni
Elettro magnetico
Massico Coriolis
Precessione di vortici
mm
v
v
v
v
Slide 41 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
Misuratori di portata: Le nostre soluzioni
1 2 15 50 100 300 350 1000 2400 4000 DN
liq
uid
ili
qu
idi
no
nco
nd
uci
bil
ico
nd
uci
bil
ig
as
va
po
reDeltabarVolume
Prosonic FlowVolume
ProwirlVolume
PromassMassa
t mass Massa
PromagVolume
Slide 42 Silvio Appoloni
26 Maggio 2015
I misuratori di portata
Slide 43 Silvio Appoloni
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