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

Slide 17 Silvio Appoloni

26 Maggio 2015

Il principio meccanico

Positive displacement

Turbina

Slide 18 Silvio Appoloni

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