Cosa sono i sensori di flusso liquido?

I sensori di flusso di liquido, a volte indicati anche come misuratori di portata di massa, sono dispositivi progettati per misurare la portata di un liquido che passa un punto predeterminato in un tubo o altro mezzo di trasmissione. I sensori di flusso sono dotati di molte funzionalità diverse a seconda dell'applicazione. Alcuni sono in grado di misurare portate estremamente ridotte di 40 micro-litri al minuto o circa le dimensioni di una goccia d'acqua.

Esistono dozzine di metodi diversi utilizzati per il funzionamento dei sensori di flusso di liquidi all'interno dei flussometri. I misuratori di portata a pressione differenziale pongono un'ostruzione in una tubazione e la caduta di pressione che crea mentre i flussi di liquido intorno ad essa viene applicata all'equazione di Bernoulli per la conservazione dell'energia nella dinamica dei fluidi per calcolare la portata. Un sensore del flusso d'acqua della piastra dell'orifizio utilizza anche una piastra ostruente nel tubo e confronta la pressione ad alta velocità del flusso del liquido con la pressione a valle in cui il fluido è costretto dalla piastra. I sensori di flusso del liquido della piastra dell'orifizio sono più economici dei misuratori di pressione differenziale e possono essere utilizzati per misurare un'ampia varietà di tipi di flusso del fluido.

I sensori di flusso del liquido del tubo Venturi vengono utilizzati laddove le cadute di pressione sono inferiori e più difficili da misurare per i sensori della piastra dell'orifizio. Operano da una riduzione effettiva del diametro del tubo e calcolano il flusso differenziale basato su quello. Gli ugelli di flusso sono un altro progetto correlato ai sensori del tubo Venturi, che sono più comunemente utilizzati per misurare il flusso di gas o altro flusso d'aria in un tubo.

Rotametri e flussometri di velocità funzionano misurando direttamente il passaggio del fluido in una forma o nell'altra. Con un rotametro, un galleggiante nel tubo aumenta in base alla pressione e alla galleggiabilità verso l'alto rispetto alla forza di gravità verso il basso, e l'altezza del galleggiante viene utilizzata per calcolare la portata. Un misuratore di portata di velocità misura la velocità del flusso del fluido in diversi punti del tubo e calcola una media complessiva.

Esistono molti altri tipi comuni di sensori di flusso di liquidi. I misuratori di portata calorimetrici impiegano due sensori di temperatura ravvicinati a contatto con il fluido, ma isolati l'uno dall'altro. Un sensore viene riscaldato e la caduta di temperatura sull'altro sensore può essere utilizzata per determinare la velocità di scorrimento del liquido.

Sono comuni anche sensori meccanici di flusso di liquido, come misuratori di portata a turbina e misuratori di portata a vortice. Le turbine misurano il flusso in base alle palette rotanti sull'unità e i modelli a vortice creano correnti a bassa pressione nella corrente rispetto alla normale portata del liquido. I misuratori di portata a spostamento positivo usano anche palette rotanti come le turbine, ma i rotori montati con precisione sono invece installati in più punti e il volume del liquido che passa tra loro durante determinati intervalli di tempo viene registrato contando le rotazioni delle palette.

Esistono anche sofisticati sensori di flusso di liquido che non richiedono affatto la misurazione diretta del liquido. Alcuni di questi includono misuratori di portata elettromagnetici che misurano l'effetto di induzione elettromagnetica. Mentre un conduttore di liquido come l'acqua si muove attraverso un tubo, le bobine magnetiche all'esterno di esso producono una tensione direttamente proporzionale alla portata del liquido. Anche i misuratori di portata a ultrasuoni e doppler calcolano la portata indirettamente, misurando i cambiamenti nelle frequenze del suono che sono influenzati sia dalla velocità che dalla direzione del flusso del fluido.