Introduzione

I sistemi di aria compressa (CPS) sono la spina dorsale di molti processi industriali. Garantiscono il funzionamento stabile delle apparecchiature tecnologiche, compresi i dispositivi idraulici e pneumatici. Tuttavia, anche flussi minimi nel sistema possono comportare notevoli sprechi energetici, riduzione dell’efficienza e costi rinnovabili. Il rilevamento perdite ad ultrasuoni è un metodo affidabile e certificato che consente di rilevare le perdite nelle fasi iniziali, garantendo elevata affidabilità, rispetto delle norme e risparmio energetico. Questo articolo discute le basi tecniche della diagnostica a ultrasuoni, i metodi di verifica dei sistemi di aria compressa e le raccomandazioni pratiche per il calcolo del risparmio energetico.

Principi fondamentali

La diagnosi ultrasonica dei flussi si basa su un fenomeno fisico: quando il gas scorre attraverso giunture, crepe o collegamenti difettosi, si verificano oscillazioni ad alta frequenza. Queste vibrazioni vengono emesse come onde sonore che possono essere rilevate utilizzando sensori a ultrasuoni. Lo spettro degli ultrasuoni da 20 kHz a 100 kHz consente il rilevamento di flussi, anche a livello di 0,01 l/min. Il metodo soddisfa i requisiti di ISO 281 e EN 12816.

Meccanica del flusso

Le perdite nel sistema di aria compressa sono causate da collegamenti inadeguati, corrosione, perdite di filtro o perdite di giunture. Il flusso di gas attraverso la fessura può essere calcolato utilizzando la formula:

Q = C * A * √(2ΔP/ρ)

dove:

Q: portata volumetrica (m³/min)

C è il coefficiente di deflusso

A - area di apertura (m²)

ΔP è la differenza di pressione (Pa)

ρ — densità dell'aria (kg/m³)

Questa formula permette di stimare la perdita d'aria dovuta al flusso.

Specifiche tecniche e norme

I sensori a ultrasuoni per la diagnostica delle correnti hanno caratteristiche tecniche definite, determinate dagli standard ISO 281, DIN 51825 e IEC 60947-2.. I sensori soddisfano i requisiti CE e UkrSEPRO. Parametri principali:

Parametro	Significato
Frequenza delle radiazioni	20–100 kHz
Sensibilità	≥ 50dB
Campo di rilevamento	0,01 l/min - 1000 l/min
Materiale del corpo	Alluminio, acciaio inossidabile
Intervallo di temperatura	Da -20°C a +60°C
Standard	ISO 281, EN 12816, IEC 60947-2

Selezione e calcolo

La scelta del sensore a ultrasuoni dipende dal tipo di sistema, dalla portata, dalle condizioni ambientali e dai requisiti di precisione. Di seguito è riportata una tabella che ti aiuterà a determinare il sensore ottimale per le diverse condizioni:

Condizioni	Sensore consigliato	Gamma attuale
Portata bassa (< 0,1 l/min)	Sensore a ultrasuoni tipo UDT-100	0,01–0,1 l/min
Portata media (0,1–10 l/min)	Sensore ad ultrasuoni tipo UDT-200	0,1–10 l/min
Portata elevata (>10 l/min)	Sensore ad ultrasuoni tipo UDT-300	10–1000 l/min

Il calcolo del risparmio energetico viene effettuato secondo la formula:

ΔE = Q * P * t / 3600

dove:

ΔE: risparmio energetico (kWh)

Q — consumo d'aria (m³/min)

P è la pressione nel sistema (bar)

t: tempo di funzionamento del sistema (ore)

Questa formula consente di stimare il risparmio energetico durante la correzione delle correnti.

Raccomandazioni pratiche

Durante l'installazione del sensore a ultrasuoni è necessario eseguire i seguenti passaggi:

Preparazione: spegnere il sistema di aria compressa e aprire le valvole di sicurezza.
Installazione: installa il sensore in un luogo in cui sia presente corrente. Utilizzare le staffe di montaggio per il fissaggio.
Connessione: collega il sensore all'alimentazione e al sistema di acquisizione dati.
Commissione: accendi il sistema ed esegui una scansione. Utilizzare un software di analisi dei dati.
Documentazione: salva i risultati dei controlli ed esegui regolarmente la diagnostica.

Ragioni della violazione e analisi

Le principali cause delle correnti negli impianti di aria compressa:

Giunti scadenti: causati da installazione inadeguata, corrosione o utilizzo di materiali non corretti.
Filtri: la violazione si verifica a causa della contaminazione o della rottura del filtro.
Crepe: si verificano a causa di danni meccanici.
Perdite: si verificano a causa della mancanza di tenuta.

La determinazione delle cause viene effettuata con l'aiuto di indicatori visivi: feedback sonoro, cambiamento di temperatura, cambiamento di pressione.

Previsione e monitoraggio delle condizioni

Per prevedere i flussi e monitorare lo stato degli impianti di aria compressa è possibile utilizzare i seguenti metodi:

Monitoraggio a ultrasuoni: consente il rilevamento delle correnti in tempo reale.
Monitoraggio della temperatura: un aumento della temperatura attorno ai collegamenti potrebbe indicare corrente.
Monitoraggio della pressione: le variazioni della pressione del sistema possono essere causate da perdite.
Analisi dei dati: utilizzo di software di analisi e previsione.

Tabella comparativa

Di seguito è riportato un confronto tra tre sensori a ultrasuoni che soddisfano i requisiti di ISO 281, EN 12816 e IEC 60947-2:

Sensore	Frequenza delle radiazioni	Sensibilità	Gamma attuale	Prezzo (EUR)
UDT-100	20–50 kHz	50dB	0,01–0,1 l/min	250
UDT-200	20–100 kHz	60dB	0,1–10 l/min	450
UDT-300	20–150 kHz	70dB	10–1000 l/min	750

Conclusione

La diagnostica del flusso a ultrasuoni è un metodo affidabile e certificato per rilevare i flussi nei sistemi di aria compressa. L'uso di questo metodo garantisce la riduzione del consumo energetico, il miglioramento dell'efficienza e l'aumento della durata delle apparecchiature. La scelta del sensore giusto e la corretta installazione permettono di ottenere risparmi notevoli. Scopri di più sui nostri componenti conformi a ISO, EN e IEC nel nostro catalogo elettronico: https://www.unitecd.com/e-catalog/

Elenco dei riferimenti

ISO 281:2014 — Metodi di misurazione del flusso di gas
EN 12816:2011 — Sistemi di aria compressa — Audit e rilevamento delle perdite
IEC 60947-2:2015 - Dispositivi elettrici - Requisiti per gli interruttori automatici
UNITEC-D GmbH — Direttore tecnico, 20 anni di esperienza
DIN 51825:2020 — Sensori a ultrasuoni per il rilevamento delle perdite