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Riduzione al minimo dei rischi ingegneristici nell'integrazione dei misuratori di portata nei sistemi esistenti

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Titan Enterprises illustra sei passaggi pratici per ridurre al minimo le difficoltà tecniche legate all'integrazione della tecnologia dei sensori nei sistemi esistenti.

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L’integrazione della tecnologia dei sensori di flusso in un sistema esistente raramente è un’operazione “plug-and-play”. La maggior parte delle sfide ingegneristiche non deriva dal sensore in sé, ma piuttosto dal modo in cui esso si interfaccia con il processo, l’architettura di controllo e l’ambiente operativo a lungo termine. Un approccio disciplinato e guidato dall’ingegneria, supportato dal coinvolgimento tempestivo di specialisti, può ridurre significativamente i costi, i tempi di messa in servizio e i rischi operativi.
1. Definire innanzitutto i requisiti di misura

Un’integrazione di successo inizia con la comprensione del motivo per cui la misura è necessaria. L’obiettivo è il monitoraggio in tempo reale, il totalizzatore per la reportistica o la fatturazione, oppure il controllo di processo a circuito chiuso? Il requisito è permanente o necessario solo per la messa in servizio, la diagnostica o la verifica a breve termine? Evitare specifiche eccessive che aggiungono complessità e costi superflui.

In molti casi, gli ingegneri tendono a optare per soluzioni complesse quando basterebbero approcci più semplici. Ad esempio, trovare un flussostato che si adatti alle dimensioni del sistema può essere problematico e costoso, mentre un sensore di portata a basso costo collegato al processore esistente del cliente può svolgere la stessa funzione in modo affidabile. Allo stesso modo, le applicazioni legate al dosaggio o alla produzione in lotti potrebbero trarre maggior vantaggio da una misurazione basata sul volume con un semplice controllo on/off, piuttosto che da un controllo continuo della portata a circuito chiuso.

Laddove la misurazione è temporanea, i misuratori a ultrasuoni a pinza o persino i metodi di raccolta a tempo possono fornire dati sufficienti senza modificare in modo permanente un sistema già consolidato.
2. Coinvolgere gli specialisti dei sensori sin dalle prime fasi

Uno degli errori di integrazione più comuni si verifica quando i sensori vengono considerati solo in un secondo momento. Spesso i sistemi vengono progettati nei minimi dettagli – completi di connettività IoT, apprendimento automatico basato sull’intelligenza artificiale e rifiniture grafiche – solo per rendersi poi conto che non c’è spazio fisico, lunghezza di tubo rettilinea o accesso per installare il sensore richiesto.

Coinvolgere gli specialisti dei sensori sin dalle prime fasi del processo di progettazione evita costose riprogettazioni e compromessi. Anche nei sistemi consolidati da tempo, comprendere tempestivamente i vincoli dei sensori chiarisce cosa sia realisticamente integrabile e in che modo. Il coinvolgimento precoce aiuta inoltre a rispondere a domande fondamentali: un unico sensore può servire più sistemi, oppure ogni circuito richiede un proprio dispositivo?

«Quando i progettisti di sistema parlano apertamente dei requisiti così come li vedono, il fornitore può fornire consulenza sulla migliore tecnologia disponibile e sui limiti di tale tecnologia, dal punto di vista della misurazione, della manutenzione e dell’integrazione», afferma Neil Hannay, ingegnere senior di sviluppo di Titan.

“Titan è in grado di fornire modelli CAD per consentire agli ingegneri di progettare correttamente l’installazione”, aggiunge Neil, sottolineando inoltre le seguenti aree chiave di supporto che ci si aspetta da un fornitore di sensori di flusso:

Il fornitore è in grado di fornire chiare istruzioni di installazione e collegamento per il vostro sistema?

Il sensore arriverà preconfigurato e cablato secondo le vostre esigenze?

Quale forma di assistenza continua può fornire il fornitore?

3. Valutare il costo del ciclo di vita, non solo il prezzo di acquisto

Da un punto di vista ingegneristico, il prezzo di acquisto iniziale è un indicatore poco attendibile del vero costo dell’intero ciclo di vita. I misuratori meccanici a basso costo possono sembrare allettanti, ma l’usura, la sensibilità alla contaminazione e le frequenti ricalibrazioni possono comportare un rischio operativo sproporzionato nei processi consolidati.

Le tecnologie non invasive – come i misuratori di portata a ultrasuoni – eliminano le parti mobili, la perdita di pressione e la ricalibrazione di routine. Sebbene il costo iniziale possa essere più elevato, la riduzione della manutenzione, dei tempi di fermo e degli interventi spesso si traduce in un costo totale di proprietà inferiore. La scelta del misuratore dovrebbe quindi tenere conto della durata di vita, dell’accessibilità e della criticità del processo, non solo del costo di investimento.
4. Progettazione per condizioni operative reali

I misuratori di portata sono spesso specificati per condizioni operative nominali, ma molti problemi di integrazione sorgono durante l’avvio, l’arresto o i cicli di pulizia. Gli ingegneri devono considerare il campo di portata, la pressione e la temperatura insieme a condizioni transitorie quali pulsazioni, aria intrappolata, sbalzi di temperatura e procedure di pulizia in loco (CIP).

Altrettanto importante è la compatibilità con i PLC esistenti, i sistemi SCADA e la strumentazione preesistente, che potrebbero presentare una flessibilità limitata in termini di condizionamento del segnale o di comunicazione.
5. Verificare la compatibilità dei materiali e la tolleranza del sistema

La compatibilità fisica e chimica è una causa comune di guasti prematuri del sistema. Tutti i componenti a contatto con il fluido – guarnizioni, cuscinetti, magneti e materiali interni – devono essere adatti al fluido di processo e alle condizioni operative per l’intera durata di vita utile.

Oltre al sensore stesso, occorre considerare il sistema nel suo complesso. Colpi d’ariete, eventi fuori campo, variazioni di temperatura e future modifiche al processo possono compromettere le prestazioni e la durata prevista. Prevedere margini adeguati già in fase di progettazione del sensore è spesso molto più semplice che modificare in un secondo momento le tubazioni, i controlli o il software, oltre che molto più economico rispetto alla gestione dei guasti di processo.
6. Scegliere la tecnologia in modo pragmatico e leggere le istruzioni di installazione!

Non esiste un’unica tecnologia di misurazione della portata adatta a tutte le applicazioni. I misuratori Coriolis offrono una precisione eccezionale, ma possono essere difficili da giustificare in sistemi a bassa portata o in cui il costo è un fattore determinante. I misuratori elettromagnetici dipendono dalla conduttività del fluido, quelli termici possono rispondere lentamente, mentre i misuratori a ultrasuoni spesso offrono un mix equilibrato di prestazioni, facilità di integrazione e stabilità a lungo termine.

Indipendentemente dalla tecnologia, una corretta installazione rimane fondamentale. Lunghezze rettilinee adeguate, un lavaggio accurato dell’impianto, una messa in servizio controllata e buone pratiche elettriche eliminano molti apparenti “guasti dei sensori” prima che si verifichino.

In definitiva, una misurazione affidabile della portata non si ottiene solo attraverso comunicazioni intelligenti o analisi avanzate, ma tramite un sensore correttamente specificato e ben integrato. Un approccio guidato dall’ingegneria, supportato da fornitori esperti, da chiare linee guida per l’installazione e da una pianificazione realistica del ciclo di vita, rimane il modo più efficace per ridurre al minimo le sfide di integrazione nei sistemi di processo esistenti.

Maggiori informazioni sono disponibili all’indirizzo www.flowmeters.co.uk