AeS Nr.8

Novembre - Dicembre 2023 n Automazione e Strumentazione Applicazioni 88 MISURA NOTA AUTORE C. Lebrun, Italia Automazione Srl, Milano, Italy A FIL DI RETE www.italiautomazione.com ALGORITMI DI CALCOLO PER INCREMENTARE L’EFFICIENZA DEGLI STRUMENTI SUL CAMPO In questo articolo ci proponiamo di ricordare come le misure di portata originate dalla strumentazione di campo possono essere rese più accurate tramite l’utilizzo di appropriati algoritmi di calcolo (compensazione), eseguibili dallo strumento stesso o da PLC/DCS. E sottolineiamo come lamaggiore accuratezza può essere sfruttata anche per unmiglioramento della resa produttiva, e quindi anche un beneficio economico. Per garantire il risultato gli algoritmi di calcolo utilizzati devono essere scelti con piena consapevolezza sia della variabilità delle condizioni di processo, sia delle caratteristiche tecnologiche dello strumento di misura. Occorre inoltre prevenire alcune possibili anomalie degli algoritmi di compensazione per massimizzarne la robustezza, anche in condizioni di guasto parziale. G li strumenti di portata sono proba- bilmente i più diffusi nel panorama della strumentazione. Nella pratica corrente utilizziamo solitamente misure in massa/tempo (per esempio kg/h) o volume/tempo (per esempio m 3 /h). 1. Obiettivi delle misure di portata Le finalità reali delle misure possono ricadere tipicamente in uno di questi casi: • Misurare la portata in moli per l’utilizzo di un reagente in una reazione chimica. • Misurare la portata in valore economico ai limiti di batteria con clienti/fornitori. • Misurare la portata di energia per riscaldare/ raffreddare. Nessuna delle grandezze considerate è facilmente misurabile in maniera diretta, e ci troviamo quindi costretti a una serie di approssimazioni. Approssimazioni sicuramente motivate ma di cui non sempre siamo pienamente consapevoli. Per valutare le moli ricorriamo tipicamente a por- tate in volume/tempo, o in massa/tempo. Le moli sono effettivamente proporzionali alla massa se, e solo se, la composizione rimane costante (la stragrande maggioranza di fluidi di processo sono miscele). Le moli possono essere spesso ragionevolmente considerate proporzionali al volume, se non cam- biano la composizione e la densità. La densità a sua volta varia poco con le condizioni per i liquidi (‘incomprimibili’), ma per gas e vapori è forte- mente dipendente da temperatura e pressione di esercizio. Per valutare le portate dal punto di vista econo- mico in maniera rigorosa dovremmo utilizzare ancora una volta le moli. Ma queste sono difficili da misurare senza strumenti sofisticati e ricor- riamo dunque comunemente a misure in massa o in volume, con assunzioni simili a quelle citate sopra. Per questo settore si aggiungono anche motivazioni di carattere storico, che ci vincolano spesso ad unità tradizionali, entrate in uso per la loro accessibilità in tempi anche remoti, anche se non sempre scientificamente rigorose. Per esempio, misuriamo il petrolio in barili e la benzina in litri, anche se sarebbe più corretto misurare la loro massa legata al potere calorifico. Ancora meglio sarebbe misurarne il contenuto in carbonio. Ma è molto più facile misurare un liquido in volume, con barili o bottiglie. E se pensate di fare il pieno alla vostra auto solo nelle ore più fresche della giornata, per otte- nere una massa maggiore, a parità di volume, il vantaggio che otterreste in km di percorrenza sarebbe trascurabile. Acquistando 100 litri di benzina, otterreste circa 74,4 kg di benzina acquistandola a 0 °C, e solo 71,6 kg acquistandola a 30 °C. Anche la misura del flusso energetico è entro certi limiti propor- Carlo Lebrun Benefici economici dalle compensazioni di misure di portata