I sensori di flusso e il potere del controllo
Ogni macchina fa affidamento sul corretto funzionamento di ogni suo componente per la propria attività. Ogni pezzo deve svolgere la propria funzione coordinandosi con tutti gli altri. Anche estendendola all’intero processo industriale la logica non varia. Alle spalle di ogni produzione le varie meccaniche devono poter essere monitorate e mantenute sotto controllo costantemente.
Il controllo è il punto cruciale nel successo di ogni attività. In tutti i settori dove si ha a che fare con sostanze liquide o gassose, come ad esempio succede in impianti termici e condutture, grande importanza è rivestita dai sensori di flusso, noti anche come flussostati.
Come funzionano questi dispositivi e qual è il contributo che forniscono nei sistemi in cui vengono installati?
Il ruolo e il funzionamento del sensore di flusso
I sensori di flusso, meglio noti come flussostati, sono dei dispositivi di controllo automatico a due stati: aperto o chiuso, come negli interruttori. La loro funzione si basa sul rilevamento di un determinato valore di portata di un fluido, sia esso liquido o gassoso.
Nello specifico rilevano la presenza o l’assenza di flusso all’interno di una tubazione: a seconda del valore soglia impostato, il flussostato attiva o disattiva un contatto elettrico.
Questa funzione risulta fondamentale in tutti quei sistemi che, a livello progettuale, prevedono un utile o necessario cambio di stato per specifici valori di flusso. Tra le applicazioni più frequenti abbiamo impianti di riscaldamento, condizionamento e refrigerazione. Sono anche impiegati nei sistemi di trattamento delle acque, di pompaggio per immissione di additivi e nei sistemi di processo in generale.
Il controllo esercitato da questi dispositivi viene applicato a numerosissime altre apparecchiature: dalle pompe ai bruciatori, dai compressori ai refrigeratori. Vengono sfruttati, inoltre, anche per l’attivazione di dispositivi di segnalazione, allarme o regolazione.
Una delle funzioni di enorme rilievo rivestita dal sensore di flusso, è quella svolta negli impianti di riscaldamento, dove è incaricato di attuare lo spegnimento del bruciatore in assenza di circolazione del fluido vettore nel circuito della caldaia. Solo in questo modo è resa possibile l’attivazione dei dispositivi di sicurezza e protezione, sensibili alle variazioni di temperatura.
Nella sua struttura interna, il flussostato presenta un lamella sottile installata ad un’asta di comando, collegata a sua volta ad una molla di contrasto regolabile. Quest’ultima, durante le situazioni di riposo, si occupa di mantenere aperto il contatto di un microinterruttore situato all’interno di un involucro protettivo. L’interruttore viene attivato tramite l’azione del flusso, che fa ruotare l’insieme di questi componenti attorno ad un perno.
Se la portata del fluido all’interno della tubazione raggiunge o supera il valore di portata d’intervento, la spinta esercitata sulla lamella vince la forza di contrasto della molla tarabile che, di conseguenza, chiude il contatto dell’interruttore.
Quando, al contrario, la portata del fluido diminuisce fino a raggiungere il valore di soglia, la molla ricomincia a contrastare la spinta, facendo tornare il sensore in modalità di riposo e, quindi, il contatto del microinterruttore torna ad essere aperto.
Entrambi i valori d’intervento, sia in chiusura che in apertura, sono impostabili stringendo o allentando la vite di regolazione.
La sezione elettrica e quella idraulica sono tenuti separati attraverso un soffietto metallico, che viene generalmente realizzato in acciaio inox, evitando così problematiche di corrosione. Per lo stesso motivo anche gli altri componenti meccanici sono realizzati con lo stesso materiale inossidabile.
Tutte le componenti elettroniche vengono isolate e protette dall’umidità e la polvere, elementi che possono essere più o meno rilevanti in determinati ambienti. L’involucro di protezione del microinterruttore, utile anche ad impedire che avvengano contatti accidentali durante le fasi di taratura, di solito è realizzato in materiale plastico autoestinguente, così come il coperchio.
Il contatto elettrico in scambio può attivare o disattivare indifferentemente qualsiasi dispositivo elettrico connesso al flussostato.
Ovviamente la fase di installazione deve essere effettuata con attenzione, facendo in modo che le lamelle del sensore di flusso si adattino al diametro della tubazione. In genere possono essere regolate a seconda delle esigenze, così da assicurarsi delle perdite di carico minime.
Di norma si consiglia di installare il dispositivo alla tubazione assicurandosi che l’asta di comando resti in posizione verticale, attenendosi al senso del flusso. Per assicurare un funzionamento corretto bisogna rispettare attentamente le quote, di solito specificate anche nei manuali d’istruzioni, utilizzando solamente manicotti saldati a passaggio totale.
La soglia d’intervento va impostata con accuratezza: ruotando la vite di regolazione in un senso o nell’altro si potrà alzare o abbassare il valore fino al raggiungimento di quello desiderato. Una volta stabilito questo parametro, bisognerà assicurarsi di bloccare la vite tramite l’apposita ghiera di fissaggio.
Esempi di applicazione di un flussostato
Come abbiamo visto i sensori di flusso sono utilizzati in svariati impianti e in diversi settori. Il suo è un ruolo di regolazione e controllo, utilissimo in tutti quei sistemi dove le portate dei fluidi devono necessariamente essere monitorate in automatico, affinchè si possa mantenere l’integrità del sistema stesso. Insomma un dispositivo che migliora gli standard di efficienza ma anche quelli di sicurezza.
Per comprendere meglio l’utilità del suo funzionamento, prenderemo in considerazione alcuni esempi di installazione.
I flussostati vengono impiegati molto frequentemente in impianti idrosanitari, dove è richiesta una produzione istantanea di acqua calda. Il sensore di flusso coopera con degli scambiatori di calore, controllando l’attivazione della pompa e garantendo la circolazione dell’acqua calda nel circuito primario dello scambiatore.
In questo modo l’utenza riceverà acqua calda immediatamente ogni volta che sarà necessaria.
Il flussostato trova applicazioni perfette in tutti quei meccanismi dove la corretta circolazione dell’acqua è indispensabile per il funzionamento dell’apparecchiatura stessa.
Un perfetto esempio è rappresentato dagli impianti di refrigerazione e dalle pompe di calore. Montato all’interno di questi dispositivi, il ruolo del flussostato è quello di attuare l’interruzione del funzionamento del compressore ogni qual volta si presentino determinate situazioni.
La prima è che l’acqua di raffreddamento giunga in maniera insufficiente, se non addirittura nulla, al condensatore: il flussostato interviene, scongiurando pericoli di surriscaldamento.
La seconda eventualità si presenta qualora l’apporto d’acqua refrigerata risultasse insufficiente o nullo, la cui conseguenza potrebbe essere la formazione di ghiaccio sull’evaporatore e un successivo ritorno di liquido sull’aspirazione del compressore.
Anche dall’analisi di questo secondo caso emerge l’importante funzione preventiva svolta dai sensori di flusso, poiché impediscono che s’incorra in danni sistemici dovuti a imprevisti legati alla circolazione.
Un dispositivo importante che, molto spesso, viene confuso con un altro apparecchio coinvolto nell’interazione con le portate dei fluidi: il flussometro.
Differenze tra flussostato e flussometro
Occorre fare molta attenzione nel distinguere questi due dispositivi. Ciò che li accomuna è il coinvolgimento con la portata dei fluidi.
Ma mentre i sensori di flusso eseguono le proprie funzioni andando ad intervenire sull’attivazione di altre componenti all’interno dei sistemi in cui sono installati, i flussometri svolgono un’azione di misurazione.
Il loro scopo è proprio quello di misurare istantaneamente qualsiasi entità di portata di qualsiasi tipo di fluido che attraversi una conduttura. I dati della misurazione si possono leggere direttamente sul tubo di misura graduato, all’interno del quale si muove quello che viene chiamato comunemente galleggiante. Quest’ultimo non è altro che un corpo di forma cilindrica o sferica, il cui diametro è leggermente inferiore rispetto a quello del tubo in cui è contenuto.
Il flussometro viene installato in posizione verticale, con la sezione dal diametro inferiore messa in basso: a questo punto il fluido, di cui si vuole misurare la portata, viene fatto entrare attraverso l’estremità inferiore, lasciando che eserciti pressione sul galleggiante che si fermerà fino a segnalare il valore.
Nelle versioni più recenti e aggiornate i tubi possono essere costituiti di materiali diversi a seconda del fluido da misurare. Inoltre possono essere connessi a dei microprocessori che comunicano ad un display LCD i valori di portata istantanea, totalizzata e percentualizzata. Tra gli accessori opzionali sono disponibili dei segnalatori di allarme in caso di pericolo di portata minima o portata massima.
Esistono varie tipologie di flussometro così come esistono varie versioni di flussostato.
I diversi modelli di flussostato
Il modello classico di sensore di flusso è quello di tipo elettro-meccanico, ossia quello di cui abbiamo preso in considerazione il funzionamento. In caso di applicazioni critiche sono state progettate delle versioni con componenti meccaniche semplificate e sensori di posizione allo stato solido, come semiconduttori ad effetto Hall oppure fotocellule.
A questa variante del modello tradizionale se ne affiancano molti altri: elettronici, digitali e Atex.
I sensori di flusso digitali offrono l’enorme vantaggio di poter impostare e visualizzare la portata di fluido con cui interagiscono attraverso il display integrato, oppure persino a distanza. Ne esistono vari modelli a seconda dell’esigenza di utilizzo, sia esso per liquidi o gas.
Le versioni Atex, invece, sono ideali per ambienti con basse pressioni oppure esposti a pericoli d’esplosione. Per questo motivo sono studiati per funzionare in totale sicurezza, nel rispetto delle vigenti normative e certificazioni Eex, sia