VA 500 - Sensore di portata per aria compressa e gas
Interfaccia standard Modbus-RTU (RS 485), uscita analogica 4...20 mA e impulsi
La misura del consumo mostra quali quantità sono necessarie alle singole macchine, ai reparti o alle linee di produzione e come si distribuisce il consumo di aria compressa nell'arco della giornata. Ciò consente di attribuire i costi internamente in base al consumo e di utilizzarli come indicatore nella gestione energetica secondo la norma ISO 50001 o nell'audit energetico secondo la norma EN 16247-1. Il carico di base al termine del turno indica la presenza di perdite e di utenze a consumo continuo; le misure effettuate prima e dopo l’attuazione di un intervento mostrano l’efficacia dello stesso. I profili di carico con picchi e carico di base costituiscono inoltre una base di dati per la progettazione di tubazioni, essiccatori e compressori. Il VC 600 consente questa misura del consumo anche su tubazioni esistenti senza intervenire sulla tubazione stessa, poiché effettua la misurazione dall’esterno.
Il VC 600 è un misuratore di portata a ultrasuoni basato sul metodo del tempo di transito. «Clamp-on» significa che il sensore effettua la misurazione dall’esterno – senza alcun intervento, spesso definita anche «non invasiva». Due trasduttori piezoelettrici nell’unità sensore emettono segnali ultrasonici alternativamente nel senso del flusso e in senso contrario attraverso la parete del tubo. Dalla differenza di tempo di percorrenza si ricava la velocità di flusso; dalla velocità e dalla sezione trasversale del tubo si ricava la portata in volumi. La difficoltà con i gas: conducono il suono in modo nettamente peggiore rispetto all’acqua, pertanto solo una piccola parte dell’energia sonora attraversa la parete del tubo per raggiungere il gas. L’unità sensore del VC 600 è quindi adattata allo spessore della parete del tubo, in modo che già a bassa pressione giunga un segnale sufficiente; a partire da 3 bar(ü) lo strumento effettua misurazioni affidabili nei tubi metallici. Il rumore di disturbo che si propaga nella parete del tubo viene assorbito dal tappetino fonoassorbente nel sistema di serraggio rapido.
Il sistema di serraggio rapido in acciaio inox 1.4404 è costituito da due semigusci con tappetino smorzante integrato. Viene posizionato attorno al tubo in un punto privo di vernice e chiuso alternativamente con i quattro morsetti a serraggio rapido; i morsetti a serraggio tirano le semigusci in modo uniforme contro il tubo, in modo che i trasduttori si accoppino a pieno contatto. Successivamente viene posizionata l’unità sensore e fissata con due viti M4. Non sono necessari gel per ultrasuoni o cuscinetti di accoppiamento; la distanza tra i trasduttori è predeterminata dall’unità sensore e non occorre altro che un cacciavite.
Il sistema di serraggio rapido va scelto in base al diametro esterno del tubo, disponibile in dieci misure da 25 a 90 mm (da ¾″ a 3″). L’unità sensore è disponibile in due versioni, adatte a spessori di parete da 1,5 a 2,2 mm e da 2,2 a 5,0 mm; entrambe si adattano a tutte le misure del sistema di serraggio rapido. Chi desidera misurare tubi di diverse dimensioni ha quindi bisogno solo di ulteriori sistemi di serraggio rapido, non di un secondo dispositivo. È determinante il diametro esterno, non il diametro nominale: Un tubo in acciaio con diametro nominale 50 ha un diametro di 60,3 mm, un tubo in alluminio «50» di 50 mm, un tubo in acciaio inossidabile secondo la norma DIN EN 10357 di 53 mm. Nel codice d’ordine, quindi, solo il sistema di serraggio rapido riporta il codice della dimensione del tubo.
Una procedura guidata accompagna l’utente nell’inserimento del diametro interno, dello spessore della parete, della pressione e della temperatura; pressione e temperatura possono essere valori fissi oppure provenire in tempo reale da sensori esterni. Al termine, l’assistente verifica la qualità del segnale e la conferma. Il VC 600 effettua autonomamente la conversione alle condizioni di riferimento selezionate, di fabbrica secondo la norma ISO 1217, e, in qualità di contatore di aria compressa, somma il consumo; tramite Bluetooth, l’app CS SensorApp mostra i valori in tempo reale e l’andamento.
I punti di misura tipici per l’adeguamento sono la linea di alimentazione a valle dell’essiccatore, le diramazioni verso capannoni o centri di costo, la linea di alimentazione di una macchina con consumo anomalo e le linee ad alta pressione a valle di un booster; in questo modo è possibile attribuire anche il consumo di azoto ai singoli punti di consumo. La tubazione rimane chiusa, non viene creato alcun nuovo collegamento a contatto con il fluido. I valori misurati vengono trasmessi tramite l’interfaccia selezionata a un registratore di dati come il DS 500 o direttamente al sistema di gestione dell’energia.
| Caratteristica | VC 600 |
| principio di misura | Differenza di tempo di propagazione degli ultrasuoni, Clamp-on |
| range di misura | 0,08–20 m/s (F1); 0,08–25 m/s (F2) |
| precisione | ±1,5 % del valore misurato ±0,3 % del valore superiore del campo di misura |
| Diametro esterno del tubo | 25–90 mm (¾″–3″); diametri nominali maggiori su richiesta |
| Spessore della parete | 1,5–5,0 mm (unità sensore B1 1,5–2,2 mm, B2 2,2–5,0 mm) |
| Materiali del tubo | Acciaio, acciaio inox, alluminio |
| Pressione di esercizio | a partire da 3 bar(ü); limitata verso l’alto dalla conduttura, non dal sensore; idoneità per condutture ad alta pressione in base ai dati relativi al tubo e al funzionamento |
| Gas | Aria compressa, azoto; altri su richiesta |
| Taratura | effettuata in fabbrica con certificato di taratura; standard tramite costante dei gas (D1), taratura con gas reale per il gas selezionato (D2); ritaratura tramite invio dell’unità sensore |
| temperatura | Condotta −30 … +80 °C, ambiente −20 … +70 °C |
| Condizioni di riferimento | ISO 1217 (20 °C, 1.000 mbar), DIN 1343 (0 °C, 1.013,25 mbar), 15 °C/981 mbar, 15 °C/1.013,25 mbar |
| Ingressi | Pressione 4…20 mA o Modbus RTU (PTS 500); temperatura Pt100/Pt1000 o 4…20 mA |
| Uscite a seconda della versione | I1: 4…20 mA + RS 485 Modbus RTU · I2: 4…20 mA + IO-Link · I3: Ethernet con alimentazione elettrica tramite Ethernet, Modbus TCP + 4…20 mA + RS 485 · I4: M-Bus + 4…20 mA + RS 485 Modbus RTU; Bluetooth per l’app CS SensorApp |
| Display, memoria | Touchscreen; lettura contatore; registratore di dati da 50 MB (circa 2 anni con intervallo di 10 min) |
| Alimentazione, grado di protezione, luogo di installazione | 18–36 V CC, 7 W; IP 65; uso in ambienti interni, non in aree a rischio di esplosione |
Esempi relativi all’aria compressa a 7 bar (sopra il livello del mare) e 20 °C, volume normale secondo la norma ISO 1217, valore superiore del campo di misura a 20 m/s. La tabella completa per ciascun sistema di serraggio rapido è riportata nella scheda tecnica.
| Diametro interno | Range di misura a 7 bar (sopra la pressione atmosferica) |
| 21,7 mm | 0,85–213 m³/h |
| 41,9 mm | 3,18–794 m³/h |
| 50,0 mm | 4,52–1.130 m³/h |
| 60,3 mm | 6,58–1.644 m³/h |
| 80,9 mm | 11,84–2.960 m³/h |
Un sensore termico sporge all’interno della conduttura e richiede quindi una valvola a sfera o una sezione di misura; il VC 600 è posizionato all’esterno del tubo. Misura la velocità di flusso attraverso la sezione trasversale del tubo e, sulla base della pressione e della temperatura, la converte in volume normalizzato; un sensore termico misura direttamente la portata massica e, per farlo, deve conoscere il tipo di gas.
La maggior parte dei misuratori di portata clamp-on è progettata per i liquidi. I gas conducono il suono in modo molto meno efficiente, pertanto è necessaria un’unità sensore in grado di trasmettere un segnale sufficientemente forte attraverso la parete del tubo. Il VC 600 è stato sviluppato proprio per questo scopo e misura in tubi metallici a partire da 3 bar(ü).
La pressione minima è di 3 bar (sovrappressione). Il limite massimo non è determinato dal sensore, bensì dalla tubazione, poiché il dispositivo è posizionato all’esterno e non è sottoposto a pressione. Poiché il range di misura è indicato in velocità di flusso effettiva, il VC 600 rileva portate in volumi standard elevate in presenza di alta pressione: A 40 bar (sopra il vuoto) e con un diametro interno di 50 mm, una velocità di 20 m/s corrisponde a circa 5.800 m³/h, riferita a 20 °C e 1 bar assoluto, secondo l’approssimazione del gas ideale.
Tutti e tre, ciascuno con una propria funzione. Il diametro esterno determina il sistema di serraggio rapido; lo si misura con un calibro a corsoio o tramite la circonferenza (circonferenza divisa per 3,14). Lo spessore della parete determina la versione del modulo di misura – da 1,5 a 2,2 mm oppure da 2,2 a 5,0 mm – e viene preso in considerazione nel calcolo; se non è noto, il misuratore di spessore CS 0495 lo misura dall’esterno sul tubo montato. Il diametro interno si ottiene dal diametro esterno meno il doppio dello spessore della parete. Esso determina la sezione trasversale del tubo, sulla base della quale il VC 600 effettua il calcolo della portata volumetrica e del consumo, e deve quindi essere corretto: nel caso di un tubo in acciaio con diametro nominale 50 (60,3 × 3,6 mm), un errore di 1 mm nella stima dello spessore della parete falsifica la portata volumetrica di circa l’8 %. Il diametro nominale da solo non è sufficiente; il materiale del tubo e la norma di riferimento aiutano a determinare con certezza il diametro esterno e lo spessore della parete.
Nelle reti di aria compressa è sufficiente un sensore di pressione relativa come il PTS 500 o il CS 16: Il VC 600 converte un valore fisso di pressione dell'aria pari a 1.000 o 1.013,25 mbar nella pressione assoluta necessaria per il calcolo del volume standard. Una variazione della pressione atmosferica di 30 mbar modifica il volume normalizzato a 7 bar (sopra il livello del mare) solo dello 0,4% circa. È possibile collegare anche un sensore di pressione assoluta e regolarlo direttamente sull’apparecchio.
Poiché è la parete del tubo a determinare la quantità di suono che penetra nel gas. L’unità sensore è calibrata per un intervallo di spessori della parete, in modo che arrivi un segnale sufficiente anche a bassa pressione. Una versione copre uno spessore compreso tra 1,5 e 2,2 mm, l’altra tra 2,2 e 5,0 mm. Entrambe sono compatibili con tutti i sistemi di fissaggio rapido.
Una parte degli ultrasuoni prosegue lungo la parete del tubo e viene riflessa da flangie, giunti saldati e raccordi a vite. Il tappetino smorzante nel sistema di serraggio rapido attutisce questo rumore strutturale a livello dell’unità sensore. Se una flangia si trova molto vicina al punto di misura o se il tubo è molto ruvido, ciò può influenzare il segnale. In tal caso sono utili dei collari antivibranti da posizionare a monte e a valle del sensore, adeguati alle dimensioni del tubo e a una distanza massima di 50 mm dal sistema di serraggio rapido.
Su tubi in acciaio, acciaio inox e alluminio con diametro esterno compreso tra 25 e 90 mm e spessore della parete compreso tra 1,5 e 5,0 mm. I sistemi di tubazioni in alluminio per aria compressa con diametri compresi tra 25 e 80 mm rientrano in questo intervallo. La superficie di montaggio deve essere priva di vernice, ruggine e cordoni di saldatura.
±1,5 % del valore misurato ±0,3 % del valore finale, ovvero lo stesso valore dei sensori termici VA 550 e VA 570 nella versione standard. Ciò presuppone che i dati relativi al tubo siano stati inseriti correttamente e che il punto di misura sia conforme alle condizioni di installazione.
Lo indica come carico di base: ciò che continua a fluire al termine del turno è dovuto a perdite e utenze sempre attive. In caso di quantità residue molto ridotte, concordiamo con voi il range di misura e l’incertezza di misura. Il singolo punto di perdita viene poi individuato con il rilevatore di perdite LD 500 o con la telecamera acustica LeakCam 600.
Ogni VC 600 viene calibrato sul banco di prova per la portata in volumi di CS INSTRUMENTS prima della consegna e viene fornito con un certificato di calibrazione. Per la ricalibrazione è sufficiente inviare solo l'unità sensore; il sistema di serraggio rapido rimane montato sul tubo.
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Sensore ad inserzione per applicazioni industriali complesse, dotato di certificazione ATEX + IECEx per le zone Ex o di certificazione DVGW per l'uso nel gas naturale.
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