In che modo la misurazione del flusso della maniglia del misuratore di flusso in tubi parzialmente riempiti o alimentati a gravità?

Morsetto su misuratori di flusso operare principalmente utilizzando tecnologie ad ultrasuoni, o metodi di transito o Doppler. Entrambi gli approcci richiedono un percorso acustico continuo e omogeneo attraverso il mezzo liquido, che è realizzabile solo quando il tubo è completamente riempito. In un tubo parzialmente riempito o un sistema alimentato a gravità, l'aria occupa una parte dell'area trasversale del tubo, interrompendo il percorso del segnale ad ultrasuoni. Ciò si traduce in uno scarso accoppiamento tra trasduttori e fluido, portando a distorsioni del segnale, abbandoni o completi mancato acquisizione di una lettura. Pertanto, i contatori di morsetti standard sono intrinsecamente progettati per applicazioni a tubatura e sono limitati nella loro capacità di funzionare accuratamente quando il tubo è riempito solo parzialmente.

In un morsetto a tempo di transito sul misuratore di flusso, due trasduttori ad ultrasuoni trasmettono e ricevono segnali in diagonale attraverso il tubo. Il contatore misura la differenza nel tempo impiegato dal segnale per viaggiare con e contro il flusso. Affinché questo calcolo sia accurato, l'onda sonora deve passare interamente attraverso il liquido. Quando è presente l'aria, a causa del riempimento parziale o dell'aria trascinata, i segnali ultrasonici possono riflettere, disperdere o attenuare, indebolendo la qualità dei dati. La turbolenza di superficie causata dal flusso di superficie libero nei sistemi alimentati a gravità può distorcere il fronte d'onda, rendendo difficile per l'elettronica distinguere tra segnale e rumore, portando a incoerenza dei dati o inutilizzabile output.

Mentre i misuratori di transito richiedono un morsetto pulito e omogeneo a base di Doppler su misuratori di flusso è più tollerante alle condizioni multifase. Questi sistemi si basano sulla presenza di particelle o bolle sospese che riflettono il segnale Doppler. In alcune applicazioni di tubi parzialmente riempiti, in particolare nei sistemi di acque reflue o di liquami, la presenza di solidi o bolle di gas può consentire a un misuratore Doppler di rilevare il flusso. Tuttavia, ciò dipende dalla profondità del flusso sufficiente per immergere il percorso di misurazione del sensore. Anche in questo caso, la precisione Doppler è generalmente inferiore e richiede un'attenta calibrazione per il profilo di flusso, la densità del fluido e il contenuto di particolato. Gli utenti devono inoltre accettare la ridotta precisione e la ripetibilità in tali condizioni non standard.

La maggior parte dei produttori specifica una profondità minima del fluido come prerequisito per il morsetto sul funzionamento del misuratore di flusso. Questo in genere varia dal 20% al 30% del diametro interno del tubo, a seconda del materiale del tubo, della frequenza del sensore e della configurazione di installazione. Se il livello del liquido scende al di sotto di questa soglia, il percorso del segnale acustico diventa instabile. Inoltre, il profilo di velocità dei flussi poco profondi viene spesso distorto, introducendo errori nel calcolo del tempo di transito. Per compensare, alcuni utenti tentano angolati o offset di montaggio vicino alla parte inferiore del tubo, ma ciò può comunque comportare letture inaffidabili se l'accoppiamento acustico è insufficiente o il gradiente di velocità è troppo irregolare.

Per abilitare la misurazione del flusso in tubi parzialmente riempiti, potrebbero essere richiesti metodi avanzati. Alcuni produttori offrono sistemi ibridi che integrano sensori di livello ad ultrasuoni con misurazioni di velocità per calcolare il volume del flusso usando un'equazione a flusso basata su manning o empirica. Queste configurazioni sono utilizzate in applicazioni di flusso a canale aperto e richiedono programmazione e calibrazione personalizzate. Alcuni morsetti sui contatori di flusso incorporano tecnologie di correlazione incrociata o di eco di eco che consentono loro di rilevare i profili di flusso anche quando il tubo non è completamente riempito, ma questi sono sistemi più specializzati e costosi su misura per le infrastrutture civili, le reti fognarie o gli studi idrologici.