Sensori di flusso e temperatura calorimetrici

Baumer propone i sensori di flusso per applicazioni igieniche e per uso industriale. Queste soluzioni si basano sul principio di misura calorimetrico, e possono monitorare tanto la velocità di flusso quanto la temperatura del fluido

di Laura Di Jorio

L’ottimizzazione dei processi conviene sempre e fa bene sia all’ambiente sia alle tasche del gestore dell’impianto. Basti pensare ai processi di pulizia utilizzati nel settore farmaceutico o alimentare, molto sensibili all’igiene, oppure ai circuiti di raffreddamento installati negli impianti di produzione industriale. Tuttavia, prima ancora di ottimizzare i processi e l’uso dei rispettivi fluidi, occorre rilevare lo stato effettivo degli impianti. In tal caso, nei circuiti di raffreddamento o di pulizia si dovrebbero conoscere i dati relativi alla portata del fluido e temperatura, preferibilmente sia nella linea di mandata sia in quella di ritorno.
A tale scopo i sensori che funzionano secondo il principio calorimetrico rappresentano una soluzione concreta e fattibile, poiché forniscono contemporaneamente anche i valori della temperatura. In questo modo si riduce il numero dei punti di misura e si rendono minimi i costi di installazione, assistenza e tenuta a magazzino.
Il metodo di misurazione calorimetrico si basa sulle leggi fisiche della conduzione termica e della trasmissione di calore nei liquidi e nei gas. Un corpo con una temperatura più elevata rilascia energia nell’ambiente sotto forma di calore, la cui entità dipende dalla differenza di temperatura e dal flusso di massa. Questo fenomeno può essere utilizzato a livello metrologico: un sensore che ha raggiunto una temperatura elevata viene raffreddato dal liquido che gli scorre intorno. Oltre alla velocità del flusso, quindi, con un unico sensore si può rilevare e monitorare la temperatura del fluido. In linea di massima questo metodo può essere utilizzato con tutti i fluidi e non dipende dalla viscosità e dalla conduttività elettrica.

Per applicazioni igieniche e industriali
Con due tipi di sensori calorimetrici, i sensori di flusso FlexFlow PF20H e PF20S completano l’offerta di Baumer, che così oggi fornisce soluzioni per tutti i comuni parametri di processo.
Grazie ad essi, le diverse velocità di flusso e temperature possono essere rilevate nei più diversi settori e processi.
La versione PF20S risponde a tutti i requisiti in ambito industriale, mentre la PF20H è concepita per l’uso specifico nei settori sensibili all’igiene. Entrambe le versioni sono adatte per velocità di flusso con valore compreso tra 10 e 400 cm/s e per temperature tra -25 e +150°C, quindi non riportano danni se, per esempio, sono utilizzati con temperature elevate nei processi di pulizia CIP adottati dall’industria alimentare o farmaceutica.
Questi sensori sono disponibili in versione analogica (4…20 mA, 0…10 V) o con uscite regolabili liberamente mediante IO-Link.
L’interfaccia IO-Link consente la parametrizzazione contemporanea di più sensori. In tal modo semplifica l’adattamento del punto di commutazione per le diverse fasi del processo e fa risparmiare tempo.
Inoltre, tutti i record di dati possono essere archiviati a livello centrale nel PLC, assicurando una configurazione corretta dell’impianto.

Monitoraggio dei cicli di pulizia nell’alimentare e nel farmaceutico
I campi d’impiego dei sensori di flusso termici sono molteplici. Le loro funzioni consentono di monitorare in modo efficace i più svariati processi nei sistemi di tubazioni chiusi. Come tipico esempio si può citare il processo di pulizia CIP adottato nel settore alimentare e in quello farmaceutico. In tal caso, un criterio essenziale, oltre alla temperatura, è rappresentato dalla velocità di flusso della soluzione detergente. Infatti, se questo parametro è troppo basso, la durata della pulizia risulta eccessiva e si riduce la produttività dell’impianto.

Nel peggiore dei casi persino la qualità della pulizia potrebbe risentirne.
Per questo motivo sarebbe opportuno monitorare la velocità di flusso non solo subito a valle della pompa, ma anche nella linea di ritorno. In questo modo si possono rilevare con sicurezza le resistenze fluidodinamiche all’interno delle tubazioni, e anche nel punto più distante rispetto alla pompa si può assicurare una velocità di flusso sufficientemente alta per la pulizia.
Il sensore FlexFlow è ideale per applicazioni di questo tipo. Grazie al suo design simmetrico e centrato, può essere perfettamente installato nel processo, a prescindere da posizione di montaggio e allineamento, garantendo misurazioni precise e sicurezza del processo. Le criticità di sistema tipiche per i sensori di flusso termici (distinzione tra variazioni di temperatura o di flusso) in presenza di grandi sbalzi di temperatura sono un lontano ricordo. Un Quality-Bit integrato nella versione del sensore dotata di interfaccia IO-Link indica se il segnale di flusso è valido/non valido.
I sensori di flusso FlexFlow sono utili anche in altri processi di pulizia. Per motivi sia ecologici che economici, il monitoraggio è consigliabile anche, ad esempio, nei sistemi utilizzati per la pulizia di bottiglie, prodotti tessili o componenti. Infatti, il monitoraggio delle temperature e della velocità di flusso consente di utilizzare i fluidi in modo efficace.

Quando la temperatura influisce sulla qualità dei processi
In molte applicazioni, la corretta temperatura degli utensili utilizzati è determinante per le proprietà dei materiali, o per rispettare determinate tolleranze di fabbricazione. I sensori di flusso FlexFlow installati all’interno dei circuiti di raffreddamento o dei termoregolatori eseguono un monitoraggio affidabile e assicurano parametri di processo predefiniti.
I sensori di flusso termici possono essere installati praticamente in tutti i processi, ad esempio anche nel settore dell’industria siderurgica. Sono disponibili con diversi raccordi di processo e con aste di lunghezza da 16 a 20 mm. Inoltre, per l’industria è disponibile anche una versione mobile per coprire diversi diametri nominali con uno stesso sensore.
Dal momento che non utilizzano componenti meccanici mobili, i sensori di flusso termici non necessitano quasi di manutenzione.