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Trasmettitori e regolatori pneumatici di livelloSerie 8000 a spinta idrostatica e tubo di torsione

Gli strumenti pneumatici di livello a tubo di torsio-ne serie 8000 sfruttano la spinta idrostatica che unorgano di dislocamento riceve quando è immerso inun liquido. La spinta esercitata sull’organo di disloca-mento è proporzionale al livello del liquido ed agiscesu un tubo di torsione elastico che, trasformando inmovimento rotatorio lo sforzo esercitato aziona I’indi-ce di misura dello strumento. Il sistema è caratterizza-to da una elevata precisione e inoltre dall’assenza dipremistoppa ed attriti in quanto il tubo di torsione fun-ge anche da dispositivo di tenuta alla pressione delfluido di processo di cui viene misurato il livello.Gli strumenti sono dotati di un sistema per la taraturain funzione del peso specifico del liquido misurato epossono essere anche previsti per la misura diinterfaccia di liquidi diversi o per misure di densità.Sono costruiti in esecuzioni diversificate per installa-zione con dislocatore all’esterno o all’interno del ser-batoio ed offrono diverse soluzioni sia per la posizionedegli attacchi che per i materiali impiegati.La cassetta degli strumenti, provvista di scalaindicatrice, è a tenuta di polvere e spruzzi, ed equi-paggiata con due manometri rispettivamente per l’ariadi alimentazione e per il segnale in uscita e può esse-re dotata di attacco per la pressurizzazione interna.L’aria di alimentazione dello strumento deve esserefiltrata, esente da olio, sufficientemente secca ed allapressione di 1,4 bar (20 psig).

Fig. 1 - Strumento di livello per montaggio esterno.

I dati tecnici forniti non sono impegnativi per il costruttore che si riserva la facoltà di modificarli senza obbligo di preavviso. © Copyright 1996

CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE

Versioni di montaggio

I trasmettitori ed i regolatori di livello a spinta idrostaticae tubo di torsione serie 8000 vengono costruiti in di-verse versioni sia per montaggio esterno che per mon-taggio interno al serbatoio.

Gli strumenti per montaggio esterno sono provvistidi camera (cassa) del dislocatore che viene applicataesternamente al serbatoio con due attacchi variamen-te disposti; possono essere quindi rimossi dal serba-toio senza interrompere il processo se installati condue valvole di intercettazione.

Gli strumenti per il montaggio interno vengono ap-plicati in testa o lateralmente al serbatoio a mezzo diapposita flangia.

Il tipo di montaggio viene specificato coi seguentisuffissi di riferimento:

l TF - dislocatore con cassa esterna ed attacchitesta-fondo

l LL - dislocatore con cassa esterna ed attacchilato-lato

l TL - dislocatore con cassa esterna ed attacchitesta-lato

l LF - dislocatore con cassa esterna ed attacchilato-fondo

l MT- dislocatore interno per montaggio in testa

* ML- dislocatore interno per montaggio laterale

Fig. 2 - Strumento di livello per il montaggio laterale interno

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Costruzione ed attacchi

Le camere di contenimento normalmente a contattodel fluido od in pressione sono previste e dimensionate,nella versione standard, secondo rating UNI PN 40 odANSI 300.Vengono previste inoltre esecuzioni particolari per pres-sioni superiori secondo standard ANSI 600-900 e1500 Ibs.I limiti di temperatura per il fluido di processo sono:minima -190°C e massima 400°C; è previsto l’impiegodi una prolunga tra corpo e cassetta strumento per tem-perature superiori a 110°C od inferiori a -20%; il mate-riale di costruzione sarà in accordo alle condizioni estre-me di impiego. Le massime pressioni di esercizio perla serie 900 e 1500 Ibs dipendono dal peso specificodel liquido da misurare.Negli strumenti per montaggio esterno la cassa deldislocatore è normalmente provvista di connessioni alserbatoio flangiate DN 40 (1.1/2) dimensionate secon-do UNI 2223-2229 PN 40 od ANSI 300 RF. A richiestapossono essere previste connessioni da 2” e/o inca-merature per le superfici di tenuta.Negli strumenti per montaggio interno, in testa olateralmente al serbatoio, la testata ha una flangiadi attacco DN 100 (4”) dimensionata secondoUNI 2223-2229 PN 40 od ANSI 300 RF. A richiestapossono essere previste incamerature per le superficidi tenuta.I materiali normalmente impiegati per le casse e letestate sono:l’acciaio al carbonio per temperature comprese tra-20 e 300°C e l’acciaio inossidabile AISI 316 perbassissime od alte temperature e comunque per fluidicorrosivi in genere.

Fig. 3 - Strumento di livello per montaggio di testa interno

Tubo di torsione

Il gruppo tubo di torsione viene normalmente previstoin acciaio inossidabile AISI 316 con particolari accor-gimenti che ne garantiscono la perfetta elasticitàtorsionale con assenza di isteresi onde ottenere unarispondenza istantanea e precisa alla coppia genera-ta dalla spinta idrostatica di galleggiamento.L’acciaio inossidabile mantiene inalterate le propriecaratteristiche di elasticità anche alle più basse tem-perature. Per temperatura del fluido misurato oltre i250°C o comunque per problemi particolari di resisten-za alla corrosione, vengono impiegati tubi di torsionein inconel.Possono essere previsti rivestimenti in teflon.

DislocatoriI dislocatori usati negli strumenti di livello serie 8000sono cilindrici e normalmente in acciaio inossidabileAISI 316; per applicazioni con problemi particolari dicorrosione vengono impiegati galleggianti in materialispeciali.Possono essere previsti rivestimenti in teflon.La lunghezza del dislocatore determina l’ampiezza delcampo di misura (massima escursione di livellomisurabile).Sono disponibili le seguenti lunghezze standard:14”(356mm) 72” (1829 mm)20” ( 508 mm) 84” (2134 mm)24” ( 610 mm) 96” (2439 mm)32” ( 813 mm) 108” (2743 mm)48” (1219 mm) 120” (3048 mm)60” (1524 mm)

Il diametro del dislocatore dipende dall’ampiezza delcampo di misura e dal peso specifico del liquido.L’asta del dislocatore termina superiormente con unapposito dispositivo a snodo con sistema di collega-mento rapido e senza attriti con la leva del tubo di tor-sione. Nei tipi per installazione all’interno del serbato-io la lunghezza dell’asta viene determinata secondol’esigenza dell’applicazione.

Disposizione della cassetta

I regolatori ed i trasmettitori di livello serie 8000 ven-gono forniti con cassetta dello strumento applicata asinistra (montaggio standard) o a destra rispetto al-l’asse verticale del dislocatore. Le particolari caratteri-stiche costruttive di questi strumenti permettono co-munque di invertire la posizione della cassetta senzasostituzioni di parti. Negli strumenti per montaggioesterno al serbatoio la cassa del dislocatore è a testaorientabile per cui la cassetta dello strumento, indipen-dentemente dalla convenienza e possibilità di averla asinistra o a destra rispetto agli attacchi al serbatoio,può essere ruotata nel modo più conveniente per lalettura della scala indicatrice.

Compensazione al peso specifico del liquido

Poichè la spinta idrostatica cui è sottoposto ildislocatore varia col peso specifico del liquido, per ot-tenere che l’escursione del livello dal fondo alla som-mità del dislocatore si traduca esattamente in un mo-vimento all’indice di misura dal valore di inizio a quellodi fondo scala dello strumento, l’estremità dell’alberinodel tubo di torsione è collegata all’indice tramite unaleva a settore circolare provvista di cursore aggiustabileche permette di variare il rapporto di trasmissione delmovimento; poichè ad un aumento o ad una diminu-zione del peso specifico corrisponde una maggiore ominore torsione angolare del tubo, il dispositivo per-mette di variare la corsa dell’indice di misura adeguan-dola alle caratteristiche del liquido. Lo strumento vie-ne agevolmente tarato in esercizio per mezzo dellascala graduata incisa sulla leva a settore.I campi standard di aggiustaggio del peso specificosono:

0,5 ÷ 1,1 0,8 ÷ 1,3 1,2 ÷ 1,7

MISURA Dl INTERFACCIA

Viene detta interfaccia la superficie di separazione didue liquidi non miscibili ed aventi peso specifico diver-so, ad esempio in un serbatoio contenente acqua ebenzina. La superficie di separazione, o interfaccia,viene a trovarsi in una zona intermedia del dislocatoreil quale dovrà funzionare completamente immerso.La spinta di galleggiamento che determina la misuradipende, oltre che dal livello di interfaccia, anche alladifferenza di peso specifico dei due liquidi. Per liquidiaventi peso specifico poco diverso tra loro sarà ne-cessario prevedere dislocatori ed eventualmente tubidi torsione speciali.

MISURA DELLA DENSITÀ

Analogamente alla misura del livello dell’interfaccia, ildislocatore trovasi totalmente immerso per cui la spin-ta di galleggiamento varia col peso specifico del liqui-do e indipendentemente dal livello.Le dimensioni del dislocatore sono subordinate all’am-piezza del campo di variazione delle densità.

Fig. 4 - Gruppo dislocatore - tubo di torsione

STRUMENTI TRASMETTITORI

Misurano ed indicano, su apposita scala graduata asettore circolare, il valore del livello liquido,dell’interfaccia o della densità che, al tempo stesso, amezzo di un dispositivo di trasduzione, viene trasfor-mato linearmente in un segnale pneumatico 0,2÷1 bar(oppure 3÷15 psi) da inviare a distanza ad uno stru-mento ricevitore per l’indicazione, la registrazione e/ola regolazione automatica.Sono provvisti di una cassetta uguale a quella deglistrumenti serie 4000 di cui impiegano gli stessi ele-menti di trasduzione e possiedono le stesse caratteri-stiche di precisione.Vengono largamente impiegati nei sistemi di trasmis-sione pneumatica per la centralizzazione delle misuree dei controlli ed in quei casi in cui si desideri averel’indicazione della misura in più punti anche lontani.Un relè amplificatore incorporato di grande potenzaconsente la trasmissione del segnale anche a notevo-le distanza con un ridottissimo consumo di aria. Il se-gnale trasmesso è lineare rispetto alla variabile misu-rata con notevoli caratteristiche di precisione, ripetibilitàe sensibilità. L’assoluta proporzionalità tra il livello mi-surato ed il corrispondente segnale pneumatico tra-smesso è assicurata dall’unità di trasmissione che èdel tipo a retroazione pneumatica.I trasmettitori serie 8000 vengono forniti nella versio-ne unica modello 8095.

STRUMENTI REGOLATORI

Misurano ed indicano su scala graduata a settore cir-colare il valore del livello liquido, dell’interfaccia o del-la densità che al tempo stesso viene automaticamen-te regolato per mezzo di un segnale pneumatico cheagisce su un organo di controllo. Sono provvisti di unacassetta uguale a quella degli strumenti serie 4000 dicui impiegano gli stessi elementi di regolazione edamplificazione e possiedono le stesse caratteristichedi precisione.L’indice del valore desiderato, che scorre sulla scaladi misura, può essere posizionato manualmente me-diante l’apposita manopola oppure può essere previ-sto per l’aggiustaggio a distanza a mezzo di segnalepneumatico od elettrico per cui si possono ottenerediverse modalità di asservimento:

predisposizione a distanza del punto di controllo amezzo pannello manuale di telecomando

regolazione automatica a mezzo segnale di unregolatore in circuiti in cascata o di rapporto

variazione del punto di controllo secondo una leggedeterminata da un trasmettitore di programma

L’unità regolante può essere ad azione proporzio-nale (P) con dispositivo di riassetto manuale, pro-porzionale integrale (PI), proporzionale integrale-derivativa (PID), oppure per applicazioni che non ri-chiedano il funzionamento modulante, l’azione puòessere ON-OFF con differenziale stretto non aggiu-stabile. I vari modi di controllo vengono facilmenteaggiustati con apposite ghiere graduate. L’unità rego-

lante viene inoltre rapidamente predisposta per il fun-zionamento ad azione diretta oppure inversa per mez-zo di indice sullo stesso quadrante dei valori della ban-da proporzionale.

STRUMENTI TRASMETTITORI E REGOLANTI

Rappresentano una versione particolare degli strumentia tubo di torsione serie 8000. Sono provvisti di casset-ta contenente una unità regolante ed una unità di tra-smissione aventi le caratteristiche già descritte rispet-tivamente per i regolatori ed i trasmettitori.Analogamente agli altri strumenti, la cassetta è a te-nuta di polvere e spruzzi per montaggio all’esterno edè provvista di due manometri che indicano il segnaleregolante (a sinistra) ed il segnale di trasmissione (adestra).La pressione dell’aria di alimentazione viene in questicasi indicata dal manometro incorporato nel filtroriduttore.

Fig. 5 - Vista interna di uno strumento trasmettitore

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CARATTERISTICHE GENERALI

Tipo di strumento l trasmettitore pneumatico con misura ed indicazione diretta della variabilel regolatore pneumatico con misura ed indicazione diretta della variabilel trasmettitore e regolatore con misura ed indicazione diretta della variabile

Campi standard di misura in 0÷ 356 mm (14”) 0÷ 508 mm (20”) 0÷ 610 mm (24”) 0÷ 813 mm (32”)millimetri (0 pollici) 0÷1219 mm (48”) 0÷1524 mm (60”) 0÷1829 mm (72”) 0÷2134 mm (84”)

0÷2439 mm (96”) 0÷2743 mm (108”) 0÷3048 mm (120”)

Campi di aggiustaggio delpeso specifico 0,5 ÷ 1,1 0,8 ÷ 1,3 1,2 ÷ 1,7

Scala indicatrice a settore circolare con ampiezza 120 mm

Precisione 1% dell’ampiezza del campo

Sensibilità 0,2% dell’ampiezza del campo

Ripetibilità 0,5% dell’ampiezza del campo

Linearità 0,5% dell’ampiezza del campo

Azione di trasmissione proporzionale con aumento del segnale trasmesso all’aumentare della variabile

Azione di controllo l azione diretta (segnale di controllo aumenta con aumento della variabile)l azione inversa (segnale di controllo diminuisce con aumento della variabile)commutabile in campo

Tipo di controllo l tutto-niente (ON-OFF) a differenziale fissol proporzionale (P) con dispositivo di riassetto manuale• proporzionale-integrale (PI)l proporzionale-integrale-derivativo (PID)

Differenziale

Banda proporzionale

Azione integrale

Azione derivativa

Segnale di trasmissioneo controllo

Valore desiderato

fisso 1% dell’ampiezza del campo (per strumenti non regolabili)

aggiustabile dal 5% fino al 200% del campo

aggiustabile da 0,1 a 20 ripetizioni al minuto

aggiustabile da 0,02 a 20 minuti

0,2 ÷ 1 bar oppure 3 ÷ 15 psi per trasmissione e controllo modulante0-1,4 bar oppure 0-20 psi per controllo on-off

l aggiustabile sullo strumento a mezzo manopolal aggiustabile a distanza a mezzo segnale pneumatico 0,2÷1 bar oppure 3÷15 psil aggiustabile a distanza a mezzo segnale elettrico 0÷10V o 4÷20 mA od altro

Alimentazione pneumatica

Consumo di aria

Connessioni pneumatiche

Limiti di temperatura ambiente

Custodia strumento

aria compressa a 1,4 bar ± 0,1 bar (20 psi ± 1,5 psi)

0,2 Nm3/h (valore medio per strumento con unità singola)

1/4” NPT femmina

massima +65°C minima -15°C

alluminio pressofuso verniciato epossidico blu RAL 5010 a tenuta di polvere e spruzzicon grado di protezione standard IP 54 oppure IP 55 a richiesta; possibilità di pressurizzazioneinterna (a richiesta)

Montaggio • con cassa esternal con galleggiante interno al serbatoioposizione degli attacchi come indicato a pag. 2

Materiale della cassae/o della testata

l acciaio al carboniol acciaio inossidabile AISI 316• altri materiali speciali

Materiale del galleggiante l acciaio inossidabile AISI 316e del tubo di torsione l Inconel od altri speciali

Flange di connessione UNI 2223-2229 PN 40 oppure ANSI 300 RF; incameratura di tenuta a richiesta;al processo versioni speciali ANSI 600, 900 e 1500 Ibs

Pressione massima del fluido secondo rating PN40 od ANSI 300 Ibs per esecuzioni standard;di processo rating maggiori in esecuzione a richiesta

Limiti di temperatura per minimo -190°C per acciaio inossidabile e -20°C per acciaio al C.il fluido di processo massimo 400°C in esec. speciale e per acciaio inossidabile e 300°C per acciaio al C.

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MONTAGGIO E DIMENSIONI DI INGOMBRO (mm)

MT ML

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Note - Le viste in pianta si riferiscono agli strumenti ML per montaggio interno laterale.Per la vista in pianta degli strumenti MT per montaggio in testa, riferirsi a pag. 7,dove la flangia di montaggio è indicata con lettera T.

- La dimensione L (lunghezza asta del galleggiante) dovrà essere precisata dalcliente.

-Le dimensioni D e M sono indicate nella tabella di pag. 7

* Le dimensioni si riferiscono alla esecuzione standard PN 40 con corpo in acciaio alcarbonio od acciaio inossidabile

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