Guida ai separatori di fluido

Il separatore di fluido è un dispositivo che collegato direttamente o con un tubo capillare allo strumento, permette di misurare la pressione del fluido di processo quando questi ha una temperatura incompatibile con l'elemento sensibile dello strumento, potrebbe corrodere le parti dello strumento misuratore a contatto del fluido, ha una elevata viscosità o contiene sospensioni solide, solidifica al variare della temperatura. Viene inoltre utilizzato per trasmettere e misurare a distanza la pressione dei fluidi, isolando ad esempio fluidi pericolosi dalle zone operative.

Principio di funzionamento

Il principio di funzionamento dei separatori di fluido è basato sulla non comprimibilità dei liquidi, ed è rappresentato dalla figura a destra. La separazione dal fluido di processo è ottenuta mediante una membrana elastica sigillata al corpo del separatore. Il volume esistente tra la membrana elastica e l'elemento sensibile dello strumento di misura viene prima completamente evacuato dall'aria e successivamente riempito con un appropriato liquido di riempimento, preventivamente liberato dai gas in esso contenuti. Il circuito così creato permette di trasmettere alla molla bourdon la sollecitazione meccanica esercitata sulla membrana. La presenza di una bolla d'aria all'interno del circuito comprometterebbe il corretto funzionamento del sistema.

Raccomandazioni

La membrana e l'attacco al processo sono a contatto del fluido di processo. Essi devono quindi resistere alle temperature ed alle possibili aggressioni chimiche del fluido. Una guida alla scelta dei materiali da utilizzare in funzione della natura del fluido di processo è riportata nella tabella corrosione-materiali.

Anche il liquido di riempimento andrà scelto in funzione della natura e della temperatura del processo, infatti, in caso di rottura della membrana, potrebbe contaminare il fluido misurato e causare danni all'impianto. Una guida alla scelta del liquido di riempimento è riportata nella tabella a lato.

La glicerina e l'olio siliconico non devono essere usati in presenza di agenti fortemente ossidanti come ossigeno, cloro, acido nitrico e perossido di idrogeno, perché esiste il pericolo di spontanee reazioni chimiche, di infiammabilità o di esplosione. In questi casi si raccomanda l'uso di fluidi fluorurati.

Caratteristiche funzionali

precisione: a 20 °C ±0,5...1%, secondo il tipo di separatore. Tali valori vanno sommati alla classe di precisione dello strumento indicatore.

temperatura del fluido di processo: minima -45 °C, massima 340 ° C, a seconda del tipo di liquido di riempimento utilizzato e dei materiali della membrana e dell'attacco al processo. Consultare il foglio di catalogo del separatore scelto.

influenza della temperatura: Il sistema di separazione completo, costituito dal separatore (con o senza il capillare) e dallo strumento di misura, è riempito con una determinata quantità di liquido e tarato ad una specifica temperatura (generalmente 20 ±2  °C), chiamata temperatura di riferimento. Una variazione di temperatura ambiente o del fluido di processo causa un variazione proporzionale del volume del fluido di riempimento. Ciò comporta una variazione della pressione interna del sistema e porta ad un errore di zero sullo strumento di misura. Per minimizzare tale errore é necessario compensare la variazione di volume causata dalla temperatura. Membrane di piccolo diametro possono compensare solo piccole variazioni di volume. Si suggerisce quindi di utilizzare, compatibilmente con le esigenze di processo, separatori di fluido con membrane del maggior diametro possibile. Inoltre quando la temperatura di processo supera i +100 °C, è necessario equipaggiare lo strumento con una torretta di raffreddamento o collegamento con capillare per evitare gli effetti della conduzione termica tra separatore di fluido e strumento.

torretta di raffreddamento: Il dispositivo è stato concepito per proteggere lo strumento da temperature di processo elevate. Esso riconduce la temperatura del liquido di riempimento approssimativamente a quella ambiente. La torretta di raffreddamento è raccomandata per strumenti con installazione diretta e quando la temperatura del fluido di processo è superiore ai 100 °C, con temperatura massima di 250 °C. Quando un separatore, munito di torretta di raffreddamento, viene installato su di una conduttura coibentata, occorre accertarsi che lo strato coibentante non copra la superficie radiante della torretta, annullandone così la funzionalità.

collegamento con capillare: Il montaggio con capillare permette la lettura dello strumento a distanza dall'attacco al processo ed elimina l'effetto della temperatura del fluido di processo sulla precisione di indicazione dello strumento. Un capillare di circa 500 mm. è normalmente sufficiente a mantenere la temperatura dello strumento indicatore vicina a quella ambiente. La lunghezza del capillare deve essere la più corta possibile e non eccedere i 6 metri massimi poiché variazioni della temperatura ambiente possono influenzare la precisione ed il tempo di risposta. L'installazione a distanza richiede uno strumento previsto per montaggio a parete o a pannello. La differenza di livello tra strumento e separatore di fluido causa un effetto idrostatico sull'elemento di misura e di conseguenza una variazione dell'indicazione dello strumento. Se è conosciuta, tale differenza va indicata in sede d'ordine, diversamente occorrerà provvedere all'azzeramento in loco tramite l'indice con azzeramento micrometrico, anche per compensare gli effetti di estreme variazioni di temperatura.

Scelta del separatore

Un uso improprio può risultare dannoso al separatore, causare rotture e possibili danni al personale ed all‘impianto. Per prevenire un'errata applicazione, tutti i componenti del separatore vanno scelti in considerazione del fluido di processo e delle condizioni di lavoro. Per la scelta dei materiali consultare la tabella corrosione-materiali.

Montaggio del separatore

Il sistema di separazione completo deve essere tenuto nell’imballo fino all’installazione al fine di proteggerne tutti i componenti. Particolare attenzione deve essere dedicata a preservare l'integrità della membrana durante il montaggio del sistema sull’impianto. Graffi sulla superficie della membrana sono il punto di inizio della corrosione chimica, mentre schiacciamenti delle ondulazioni concentriche della membrana compromettono il funzionamento del sistema.

Il capillare e le giunzioni saldate dello stesso non devono essere sottoposte a trazioni o torsioni. Non bisogna utilizzare il capillare come punto di trasporto del sistema. Pieghe e/o curvature eccessive del capillare possono causare una strozzatura del foro interno, aumentando il tempo di risposta, oppure possono causarne la rottura, compromettendo totalmente la funzionalità dello strumento. Il capillare può essere curvato con un raggio minimo di 150 mm. ed è buona norma fissarlo onde evitarne le vibrazioni.

Particolare attenzione deve essere dedicata al montaggio della guarnizione di tenuta tra il separatore e la presa di pressione sull’impianto, per evitare di coprire accidentalmente una parte della membrana, rovinandola e causando la fuoriuscita del fluido di processo.

Nei modelli con attacco al processo filettato, utilizzare come presa della chiave la sede riportata sul separatore e non sul manometro, in caso contrario si potrebbe svitare lo strumento dal separatore con conseguente fuoriuscita del fluido di riempimento.

Utilizzo del separatore

La temperatura di lavoro non deve superare i limiti previsti per i materiali impiegati.

Pressione di esercizio: la pressione massima deve essere ≤ al 75 % del campo di misura dello strumento abbinato al separatore. Per i separatori flangiati la massima pressione è quella nominale delle flange stesse. La massima pressione ammissibile sul separatore diminuisce con l’aumentare della temperatura. A tale scopo, riportiamo le tabelle relative alla relazione pressione/temperatura per flange nei diversi materiali.

Temperatura: la temperatura di esercizio deve essere quella di taratura dello strumento e compatibile con i materiali scelti. Per temperature di esercizio maggiori di 100 °C si raccomanda l’impiego di separatori con capillare o con torretta di raffreddamento.

Ossigeno ed agenti ossidanti: la glicerina e l'olio siliconico non si devono usare in presenza di agenti fortemente ossidanti come ossigeno, cloro, acido nitrico e perossido di idrogeno, perché esiste il pericolo di spontanee reazioni chimiche, di infiammabilità o di esplosione. In questi casi si raccomanda l'uso di fluidi fluorurati.

Manutenzione

Periodicamente può rendersi necessario procedere alla rimozione di sedimenti dalla membrana del separatore ed alla verifica dello stato di corrosione o di usura dello stesso. Tale operazione sarà eseguita da personale tecnico appositamente addestrato ed a conoscenza delle caratteristiche del separatore installato. Il separatore, unitamente allo strumento installato, sarà rimosso dal processo ed ispezionato. Successivamente si procederà alla pulizia della membrana utilizzando un solvente appropriato alla natura del sedimento, avendo cura di evitare l'uso di utensili che possano danneggiare la membrana stessa.