Controllo dei gas tecnici mediante ultrasuoni

No. Una telecamera ad ultrasuoni non rileva il gas in sé, bensì gli ultrasuoni generati dai fenomeni di flusso nel punto della perdita. La visibilità di una perdita dipende quindi principalmente dalla differenza di pressione, dalla geometria della perdita, dalla portata volumetrica, dalla distanza di misura e dalle condizioni ambientali.

Il tipo di gas influisce soprattutto sull’importanza economica e in termini di sicurezza di una perdita. Nel caso dell’aria compressa, l’attenzione è solitamente rivolta alle perdite di energia, mentre nel caso di azoto, argon, CO₂, ossigeno, elio o metano, i fattori decisivi sono spesso la stabilità del processo, i costi dei fluidi, la sicurezza sul lavoro o la qualità del prodotto.

Nella rilevazione delle perdite industriali, la distinzione tra suoni udibili e ultrasuoni è fondamentale. La maggior parte dei rumori di produzione rientra nella gamma udibile a bassa frequenza. Le perdite nelle condutture dell’aria compressa e del gas generano, in corrispondenza di piccole aperture, turbolenze a banda larga con componenti sonori ad alta frequenza. Le perdite di grandi dimensioni generano spesso anche suoni udibili; tuttavia, in ambienti di produzione questi sono spesso mascherati dal rumore delle macchine.

Gli ultrasuoni generati da una perdita non sono causati dal gas stesso, ma dalle turbolenze che si verificano durante la fuoriuscita del gas. La differenza di pressione, la geometria della perdita e la forma dell’apertura di fuoriuscita determinano l’intensità sonora e lo spettro di frequenza delle onde ultrasoniche generate.

Le frequenze più elevate offrono una migliore risoluzione spaziale grazie alla lunghezza d’onda più corta. Tuttavia, all’aumentare della frequenza aumenta anche l’attenuazione atmosferica, riducendo così la portata di rilevamento ottenibile. La scelta della frequenza di misurazione rappresenta quindi un compromesso tra risoluzione, portata e soppressione dei disturbi. In molte applicazioni industriali, una gamma di frequenza intorno ai 40 kHz si è dimostrata vantaggiosa. Tuttavia, in ambienti soggetti a disturbi, una finestra di frequenza diversa può fornire risultati migliori.

Ambienti di produzione di grandi dimensioni: i gas tecnici e l’aria compressa vengono valutati acusticamente in base al flusso nel punto di perdita, non in base alla loro composizione chimica.

Le perdite di azoto possono essere rilevabili acusticamente in presenza di una differenza di pressione sufficiente e di un flusso turbolento. La valutazione, tuttavia, è diversa rispetto all’aria compressa: oltre ai costi dei fluidi, occorre tenere conto della sicurezza di processo, dell’inertizzazione, dell’atmosfera di gas inerte e della dislocazione dell’ossigeno. Gli ultrasuoni individuano la fonte sonora, ma non valutano la concentrazione di gas nell’ambiente.

L'argon e la CO₂ possono generare ultrasuoni in presenza di una differenza di pressione sufficiente e di una geometria di perdita adeguata. Anche piccole perdite possono comportare costi notevoli se il gas viene utilizzato come gas di processo o di protezione. Nel caso della CO₂, occorre inoltre tenere conto di aspetti relativi alla ventilazione e alla sicurezza sul lavoro. La rilevazione acustica delle perdite facilita l’individuazione delle perdite, ma non sostituisce una valutazione tecnica della sicurezza dell’impianto.

Le applicazioni che prevedono l'uso di ossigeno richiedono particolare attenzione per quanto riguarda la compatibilità dei materiali, la pulizia, la protezione antincendio e le autorizzazioni relative agli impianti. Una telecamera ad ultrasuoni funziona in modo passivo e non richiede l'uso di gas di prova; tuttavia, la localizzazione acustica non sostituisce una valutazione di sicurezza. Prima di effettuare le misure è necessario rispettare le direttive operative e le autorizzazioni previste.

L'elio viene spesso utilizzato per prove di tenuta altamente sensibili. Gli ultrasuoni consentono di individuare rapidamente sul posto perdite locali di elio di dimensioni maggiori, qualora si verifichi un flusso turbolento. Le perdite estremamente piccole, che si trovano al di sotto del limite di rilevamento acustico, rimangono tuttavia un caso di applicazione per la tecnica di ricerca delle perdite con elio ad alta sensibilità.

Nel caso del metano o di altri gas infiammabili vale quanto segue: una telecamera ad ultrasuoni localizza il suono, non il rischio di esplosione. Questo metodo è in grado di rilevare una fonte acustica solo in presenza di una pressione sufficiente e di un flusso turbolento. Hanno la precedenza le tecnologie di rilevamento dei gas omologate, i piani di protezione contro le esplosioni e le autorizzazioni relative agli impianti.