Novembre/Dicembre 2013
■
Automazione e Strumentazione
UTILITY
tecnica
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tico
(assenza di usura e di perdite di cari-
co);
elevata versatilità
(consentono la mi-
sura bi-direzionale di flusso, in una gam-
ma molto estesa di tubazioni e di porta-
te);
buone funzioni di diagnostica
e
pos-
sibilità di montaggio dei trasduttori all’e-
sterno dei tubi
(i primi
prototipi di trasduttori
“clamp-on” risalgono al
1954).
Inizialmente (negli anni
‘70 e i primi anni ‘80) i
misuratori ad ultrasuoni
del tipo
transit-time
tro-
vano impiego principal-
mente nei liquidi e meno
nei gas: ciò è dovuto alla
differente densità tra i
due fluidi e alla conseguente diversa velo-
cità di propagazione del suono nel mezzo
(fluido di misura).
Successivamente (fine anni ‘80/inizio an-
ni ‘90) gli sviluppi tecnologici, dell’elet-
tronica asservita alla misura ed al control-
lo, consentono di produrre misuratori ad
ultrasuoni specificatamente dedicati alla
misura di flussi gassosi. Le prime appli-
cazioni al gas naturale risalgono al 1987
(Scelzo e Munk).
Ancorché impiegati con successo nelle
misure di gas in campo industriale, i mi-
suratori ad ultrasuoni in applicazioni fi-
scali (custody transfer) si affermano con
un leggero ritardo .
I continui miglioramenti apportati, grazie
alla spinta della ricerca e dello sviluppo,
consentono ai misuratori ad ultrasuoni
di implementare numerose generazioni
di sensori, arrivando (verso la fine degli
anni ’90) ad una evoluta generazione di
sensori per la misura di flussi gassosi,
affidabile e ad alte prestazioni.
I successi conseguiti dalle recenti gene-
razioni di misuratori ad ultrasuoni, hanno
spinto i Costruttori Metrici a sviluppare
ed implementare (già nei primi anni del
2000) contatori gas per misure fiscali
anche nel campo delle piccole taglie
(residenziali/domestici) (
υ
figura 12
e
υ
figura 13
).
I misuratori massici termici
I primi prototipi di misuratori massici ter-
mici (thermal mass flowmeters) risalgono
ai primi anni ‘80. In realtà alcuni ricer-
catori, già negli anni ’70, avevano avuto
l’intuizione di estendere le conoscenze
raggiunte nel campo dell’anemometria a
filo caldo (thermo-anemometers) per la
realizzazione di un misuratore massico
per gas, basato sullo scambio termico
(convettivo, forzato) tra un riscaldatore
ed un flusso di gas.
Lo schema di base
di tali misuratori
è costituito da tre
elementi: un riscal-
datore elettrico, che
dissipa una potenza
termica nel flusso
di gas con cui è a
contatto, e due ter-
mosonde (a monte e
a valle del riscalda-
tore stesso).
I primi misuratori
massici termici (ini-
zialmente detti anche calorimetric o hea-
ted grid flowmeters) vengono prodotti in
svariate configurazioni di misura (metà
degli anni ‘80): con gli elementi interni
alla tubazione; con gli elementi esterni al-
la tubazione; ad inserzione; a by-pass ca-
pillare (per piccole por-
tate).
Le loro iniziali appli-
cazioni
riguardavano
il comparto industria-
le, specificatamente per
medio-piccole portate di
aeriformi.
Successivamente,
so-
no state sviluppate ed
implementate numero-
se versioni di misurato-
ri massici termici, non tutte con il mede-
simo livello di successo e di penetrazione
sul mercato.
Con riferimento alle portate medio-pic-
cole per applicazioni residenziali sono
stati sviluppati ed implementati i misu-
ratori termo-massici a by-pass capillare
(capillary thermal mass flowmeters).
Il loro principio fisico di funzionamento
è schematicamente riportato di seguito
(
υ
figura 14
):
Figura 12 - Schema di misura di un misuratore gas ad ultrasuoni, con propagazione diretta dell’onda ultrasonora (Yazaki Corp.-Matsushita Co. Ltd.)
Figura 13 - Schema di misura di un misuratore gas ad ultrasuoni, con propagazione indiretta
dell’onda ultrasonora (Landis+Gyr, serie Libra)
Figura 14 - Schema di misura di un misuratore statico termo-massico con
circuito di by-pass capillare
