Misura della temperatura superficiale su tubazioni

La temperatura è di gran lunga il parametro più comunemente misurato nell’industria. Tuttavia, per la misura di temperatura non esistono soluzioni generiche. Anche quando si progettano punti di misura sulle tubazioni, per la scelta della giusta sonda di temperatura occorre considerare molti fattori diversi. Gli aspetti evidenziati nell’articolo sono cruciali per decidere se utilizzare una sonda di temperatura con attacco filettato (metodo di misura invasivo) o una versione con aggancio esterno, d’ora in avanti chiamata strap-on (metodo di misura non invasivo).

Tempo di risposta e precisione di misura

L’utilizzo delle sonde con attacco filettato ha certamente un grande vantaggio: le sonde sono a contatto diretto col fluido. Ecco perché questo tipo di sonde sono utilizzate per tutte quelle applicazioni in cui, oltre alla precisione, sono estremamente importanti bassi tempi di risposta come, ad esempio, nei processi di produzione e nell’industria di processo. Per questo tipo di applicazioni gli strumenti sono per la maggior parte integrati nei sistemi di controllo e regolazione.

Per la misura di temperatura nel settore dei costruttori di macchine o in applicazioni simili le sonde di temperatura svolgono solo una funzione di monitoraggio e raramente il tempo di risposta rappresenta una criticità. In questi casi, quindi, le sonde strap-on rappresentano una soluzione efficace. Il loro assorbimento termico dipende in modo cruciale da dimensione, materiale e geometria della custodia. Rispetto alle versioni in acciaio inox o in ottone quelle in alluminio hanno un tempo di riscaldamento minore. Gli spazi d’aria presenti nel punto di misura, ad esempio nella guaina dell’inserto della sonda, sono in grado di ridurre ulteriormente la convezione termica. E’ possibile compensare parzialmente questo effetto tramite una pasta conduttiva speciale.

Temperatura di processo

I limiti della temperatura di processo per le sonde strap-on sono chiaramente definiti. Queste sonde sono adatte per temperature massime fino a 200 °C, altrimenti la tubazione riscaldata fonderebbe l’isolamento del filo di collegamento. Le sonde con attacco filettato, invece, possono sopportare temperature fino a 400 °C, a seconda della versione.

Temperatura ambiente

Per le sonde strap-on l’influenza della temperatura ambiente sulla misura è generalmente maggiore rispetto alla versione con attacco filettato. In questi casi, per avere dei risultati di misura che siano utilizzabili, il punto di misura dev’essere ben isolato, specialmente in applicazioni dove si verifica una grande differenza di temperatura tra il fluido e l’ambiente. Più piccola è la custodia della sonda più probabilmente è possibile utilizzare componenti prefabbricati. Nel caso di utilizzo di una sonda con attacco filettato se la lunghezza di immersione è troppo piccola l’errore causato dalla dissipazione di calore può anche essere elevato. Supponendo un buon isolamento le sonde strap-on, quindi, sono più adatte per tubazioni con piccolo diametro.

Influenza delle sonde di temperatura sul fluido

Durante la misura, se da un lato le sonde strap-on non entrano in contatto con il fluido e quindi quest’ultimo non viene in alcun modo influenzato dalla sonda, dall’altro le sonde con attacco filettato potrebbero ostruire la portata del fluido nel tubo a causa della formazione di piccoli diametri nominali. In più, non è possibile escludere la formazione di depositi sul bulbo della sonda che, in casi estremi, possono influenzare sia il risultato di misura sia la qualità del fluido.

Installazione e funzionamento del punto di misura

Per poter installare una sonda con attacco filettato la tubazione dev’essere aperta e occorre utilizzare una staffa di montaggio. Lo strumento di misura dev’essere progettato in modo tale che sia specifico per quella applicazione e non solo in termini di accuratezza e tempo di risposta. Per tarare o sostituire la sonda, la tubazione dev’essere prima drenata (ad eccezione dei punti di misura realizzati con i pozzetti termometrici).

Figura 1: sonda Strap-on montata sul tubo

Con una sonda strap-on, invece, la tubazione resta sempre chiusa. In questo caso non occorre tenere conto del tipo di fluido aggressivo e quindi dei materiali più adatti per la realizzazione della sonda. Grazie alla forma del punto di misura relativamente piatta è anche possibile installare la sonda in spazi ridotti.

La sonda strap-on viene agganciata al tubo usando una staffa di montaggio rapido o una fascetta stringitubo metallica. La custodia del sensore ha solitamente una superficie di contatto arrotondata che si adatta al rispettivo diametro del tubo. Le applicazioni con diametri del tubo diversi richiedono in questo caso versioni dello strumento diverse..

Figura 2: sonda di temperatura strap-on con staffa di montaggio rapido

Per rispondere proprio a queste esigenze WIKA ha progettato la sonda strap-on TF44. La sua custodia in alluminio consente un’eccellente conducibilità termica e, grazie a una lunghezza del bordo di soli sei millimetri, è particolarmente adatta per qualsiasi diametro nominale.

Se confrontate con le sonde con attacco filettato, l’installazione delle sonde strap-on è meno costosa in termini di materiale e lavoro manuale. Tuttavia, i punti di installazione sempre più stretti, che si tratti di pompe di calore o di una centrale termica combinata, rendono più complicate le necessarie operazioni manuali.

Figura 3: staffa di montaggio rapido per sonda strap-on TF44

Durante la fase di progettazione della TF44 è stato considerato proprio questo aspetto. L’installazione in spazi ridotti avviene senza l’uso di attrezzi e tramite staffe di montaggio rapido. Esse sono disponibili per tubi con diametro compreso tra 12 e 42 millimetri.

Le sonde strap-on sono vantaggiose per piccoli diametri nominali?

Nell’industria di processo il metodo di misura della temperatura invasiva per i tubi è ancora quello largamente raccomandato. Tuttavia, nei sistemi di tubazioni la continua tendenza verso la miniaturizzazione rende necessario l’uso di sonde strap-on compatte, specialmente nel settore dei costruttori di macchine e impianti. Grazie a sistemi del sensore espressamente adattati, alla custodia e alle staffe di montaggio, è possibile minimizzare i costi e gli sforzi di installazione.
   
Qual è la vostra esperienza nei punti di misura su tubazioni? Le sonde strap-on sono la scelta giusta o preferite un metodo di misura invasivo? La tendenza alla miniaturizzazione nel settore dei costruttori di macchine sta continuando o si sta fermando? Mandateci un vostro commento e fateci sapere la vostra opinione..

Per maggiori informazioni sulla sonda di temperatura TF44 consultate il nostro sito internet.