MCA Strumentazione Industriale — Guide tecniche
Misura della portata di polveri in trasporto pneumatico
Guida tecnica 2026 a tecnologie, parametri e installazione per fase diluita
MCA Strumentazione Industriale — Guide tecniche
Guida tecnica 2026 a tecnologie, parametri e installazione per fase diluita
Guida tecnica · aggiornato 2026
Misurare la portata di polveri o granulati in un sistema di trasporto pneumatico è uno dei problemi tecnici più sottovalutati nella strumentazione industriale. La soluzione più diffusa — "so quanta polvere carico nella tramoggia quindi so quanta ne arriva" — non funziona.
Le perdite di pressione, gli intasamenti parziali, le variazioni di concentrazione e le fluttuazioni della velocità dell'aria cambiano continuamente la portata effettiva nel condotto. La misura diretta in linea è l'unica fonte di dati affidabile.
Questa guida spiega come funziona la misura di portata in trasporto pneumatico, quali tecnologie sono adatte, come si installano e quali applicazioni tipiche coprono.
In un sistema di trasporto pneumatico, la portata massica del solido (kg/h) è il prodotto di due variabili che cambiano continuamente e indipendentemente: la concentrazione di solido nell'aria (kg/m³) e la velocità del flusso (m/s). Nessun singolo sensore fisso può misurare entrambe con una singola misura indiretta.
Le tecnologie che funzionano in questa applicazione sono quelle che misurano entrambe le variabili simultaneamente — o che usano un principio fisico insensibile alle variazioni di una di esse.
Le celle di carico pesano il materiale in un contenitore (tramoggia, silos, nastro). In trasporto pneumatico il materiale scorre in aria compressa: non c'è contenitore, non c'è peso da misurare. Le celle di carico misureranno solo il materiale residuo nella tramoggia a monte — non il flusso effettivo nel condotto.
I sensori ultrasonici per fluidi misurano il tempo di transito del suono. In un flusso gas-solido bifasico, le particelle solide disperdono il segnale acustico in modo imprevedibile. Gli ultrasuoni funzionano su liquidi omogenei, non su sospensioni gas-solido.
I misuratori a microonde Doppler e i sistemi triboelettrici/capacitivi sono progettati specificamente per flussi gas-solido. La sonda è inserita nella tubazione e interagisce direttamente con le particelle in transito, fornendo concentrazione, velocità e portata massica in tempo reale.
Prima di scegliere il misuratore è fondamentale sapere in quale regime opera il sistema di trasporto. Le due famiglie hanno caratteristiche fisiche molto diverse.
| Parametro | Fase diluita | Fase densa |
|---|---|---|
| Velocità aria | 15–30 m/s (alta) | 1–5 m/s (bassa) |
| Concentrazione solido | Bassa (<5% in peso nell'aria) | Alta (>10–30% in peso) |
| Pressione linea | Bassa–Media (0,2–1 bar) | Alta (1–5 bar) |
| Comportamento solido | Particelle in sospensione, distribuite nell'aria | Materiale in "tappi" o flusso coerente |
| Misuratore adatto | Microonde Doppler, DYNAmas triboelettrico | Radiometrico (per grandi portate); valutare caso per caso |
La grande maggioranza dei sistemi di trasporto pneumatico industriale opera in fase diluita. Le tecnologie descritte in questa guida sono progettate per questa configurazione.
| Tecnologia | Principio | Grandezze misurate | Accuratezza | Limite principale |
|---|---|---|---|---|
| Microonde Doppler | Riflessione microonde da particelle (effetto Doppler per velocità, ampiezza per concentrazione) | Velocità + concentrazione → portata massica | ±2–5% | Satura in fase densa ad alta concentrazione |
| DYNAmas (triboelettrico/capacitivo) | Misurazione combinata carica elettrostatica (triboelettrica) + capacità (massa) | Velocità + concentrazione misurate indipendentemente → portata massica | ±1–3% | Richiede taratura su materiale reale; sensibile a variazioni di umidità elevata |
| Radiometrico (gamma) | Assorbimento radiazione gamma proporzionale a densità del flusso | Densità lineare → portata | <±1% | Costo molto elevato; permessi sorgente radioattiva; adatto a grandi portate |
Il sensore a microonde emette un segnale continuo nella tubazione. Le particelle solide in transito riflettono il segnale modificandone la frequenza (effetto Doppler, proporzionale alla velocità) e l'ampiezza (proporzionale alla concentrazione di massa). L'elettronica elabora i due parametri e calcola la portata massica in kg/h in tempo reale.
Il segnale microonde non viene assorbito dall'aria o dall'umidità dell'ambiente: è insensibile alle condizioni atmosferiche della tubazione. Funziona correttamente anche in presenza di condensa sulle pareti.
Il sistema DYNAmas misura la concentrazione di solido e la velocità di trasporto in modo indipendente l'una dall'altra. Questo è un vantaggio critico rispetto al microonde Doppler standard, dove i due parametri sono ricavati dallo stesso segnale e possono interferire in condizioni di flusso instabile.
La misura indipendente rende il DYNAmas particolarmente robusto nelle applicazioni con velocità d'aria variabile — tipica dei sistemi pneumatici con pressione non costante o con variazioni frequenti di carico.
L'installazione di un misuratore in-line su una linea pneumatica esistente non richiede modifiche strutturali e si esegue normalmente senza fermo impianto.
| Fase | Operazione | Tempo tipico |
|---|---|---|
| 1 | Identificazione del punto ottimale di inserzione (rettilineo minimo 5× DN a monte e 3× DN a valle, assenza di curve nelle immediate vicinanze) | 30 min |
| 2 | Foratura della tubazione con foratura a macchina (acciaio, inox, PE). Inserzione del raccordo filettato G¾'' o G1''. | 30–60 min |
| 3 | Inserzione della sonda a filo parete interna. Serraggio e verifica tenuta pneumatica. | 30 min |
| 4 | Cablaggio dell'elettronica di controllo (su guida DIN o quadro). Collegamento 4–20 mA o RS485 al PLC. | 60 min |
| 5 | Taratura su materiale reale (raccolta campioni di flusso e confronto con misura del sensore). Impostazione curve di calibrazione. | 60–120 min |
Il punto di inserzione deve trovarsi in un tratto rettilineo con almeno 5 diametri nominali liberi a monte e 3 a valle. Curve, valvole e deviazioni a meno di questi tratti creano turbolenza che degrada l'accuratezza.
Su tubazioni orizzontali, la sonda si inserisce preferibilmente dalla parte superiore o laterale, mai dalla parte inferiore dove si accumulano i depositi di materiale.
La taratura più accurata prevede la raccolta di campioni di flusso reale (deviazione in sacchi per 60–120 secondi) con pesatura su bilancia di riferimento. Questo metodo fornisce la curva di calibrazione più precisa per il materiale specifico.
Su impianti dove passano più materiali diversi (es. farina + semolino + crusca sullo stesso condotto), il misuratore microonde supporta curve di calibrazione separate richiamabili da PLC tramite ingresso digitale.
Il trasporto pneumatico di cemento in polvere, ceneri volanti e filler calcareo è una delle applicazioni più comuni. Le linee pneumatiche a pressione positiva trasportano il materiale da silos a sili di distribuzione o ai punti di utilizzo. Il misuratore a microonde fornisce la portata massica in tempo reale, permettendo il bilanciamento automatico delle linee e il rilevamento immediato di intasamenti parziali.
Granulometria tipica cemento: 5–50 µm. Portata tipica: 5–50 t/h per linea.
In molini, pastifici e industrie dolciarie il trasporto pneumatico di farine e polveri alimentari richiede misura di portata per il bilanciamento delle linee di produzione e il controllo del consumo di materie prime. Il DYNAmas in versione igienica (contatti in acciaio inox, pulizia CIP compatibile) è la soluzione specifica per questo settore.
Granulometria farina: 50–200 µm. Portata tipica: 1–10 t/h per linea.
Il trasporto pneumatico di granulati plastici e polveri di PVC verso estrusori e presse è una delle applicazioni più diffuse. La misura di portata permette il controllo del consumo di materiale per lotto e il bilanciamento tra più linee di produzione alimentate dallo stesso silo.
Granulometria tipica: 2–5 mm (granulati), 50–500 µm (polveri). Portata: 0,5–20 t/h.
Talco, carbonato di calcio, solfati e altri polveri chimiche vengono trasportati pneumaticamente in molti processi chimici e farmaceutici. L'abrasività richiede sonde con protezione antiusura (inox indurente o rivestimento in ceramica). La versione ATEX è disponibile per ambienti con rischio esplosione.
| Dato | Perché serve |
|---|---|
| Tipo di materiale e granulometria (µm o mm) | Seleziona la tecnologia (microonde vs DYNAmas) e la versione della sonda |
| Diametro nominale della tubazione (DN mm) | Dimensiona la sonda e il raccordo di inserzione |
| Pressione operativa della linea (bar) | Determina la versione pressurizzata del sensore |
| Temperatura del flusso (°C) | Seleziona i materiali della sonda (standard vs alta temperatura) |
| Range di portata attesa (kg/h min–max) | Verifica che il range di misura del sensore copra l'applicazione |
| Variabilità dell'umidità del materiale | Influenza la scelta tra microonde (insensibile) e capacitivo/triboelettrico |
| Zona ATEX (se applicabile) | Seleziona la versione Ex con certificazione corretta |
| Interfaccia PLC (4–20 mA / RS485 / fieldbus) | Configura l'uscita del sensore compatibile con il sistema di controllo |
Il misuratore a microonde Doppler e il sistema DYNAmas triboelettrico/capacitivo sono le tecnologie adatte alla misura di portata massica in trasporto pneumatico fase diluita. Entrambi si installano a inserzione sulla tubazione esistente senza modificare il flusso d'aria. Le celle di carico su tramoggia non misurano il flusso in linea pneumatica.
Nel trasporto pneumatico fase diluita le particelle solide vengono trasportate in sospensione da un flusso d'aria con velocità 15–30 m/s. La concentrazione di solido nell'aria è bassa (generalmente <5% in peso). È il sistema più diffuso per polveri e granulati fini su linee industriali, distinto dalla fase densa dove il materiale scorre a bassa velocità con alta concentrazione.
Il microonde Doppler funziona correttamente in fase diluita. In fase densa (alta concentrazione) il segnale può saturare per eccessivo assorbimento. Per applicazioni in fase densa si valutano il misuratore radiometrico o soluzioni specifiche. MCA supporta la valutazione caso per caso.
Il sensore a inserzione richiede un foro filettato sulla tubazione (G¾'' o G1''). La sonda viene inserita a filo parete interna. L'elettronica si monta esternamente su quadro o guida DIN. Tempo tipico: 2–4 ore. Nessun fermo impianto richiesto. Seguono taratura gravimetrica con campioni di flusso reale.
Per materiali stabili (stessa granulometria e composizione), la ricalibrazione annuale è sufficiente. Se il materiale cambia significativamente (diverso fornitore, diversa granulometria, variazione di umidità strutturale), la taratura va ripetuta. Il misuratore microonde con curve multiple permette di caricare curve diverse per ogni materiale senza smontare il sensore.
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