MCA Strumentazione Industriale
Misuratore di portata per fanghi
Guida tecnica per slurry abrasivi in minerario, depurazione, dragaggio, industria del calcestruzzo e molti altri settori
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Guida tecnica per slurry abrasivi in minerario, depurazione, dragaggio, industria del calcestruzzo e molti altri settori
Hub tecnico + dati di selezione
I fanghi sono il caso d'uso più impegnativo per qualsiasi tecnologia di misura della portata. Le particelle solide dure, come sabbia, quarzo, minerali e inerti di cemento, erodono le superfici interne del misuratore, compromettono la tenuta degli elettrodi e alterano la lettura se si depositano nel tubo di misura.
Con la selezione corretta di rivestimento, elettrodi, diametro e velocità di flusso, il misuratore di portata elettromagnetico resta la tecnologia che offre la maggiore durata operativa senza parti mobili e con manutenzione minima. In questa versione dedicata agli slurry, il misuratore combina misura di portata elettromagnetica e misura di densità a spettroscopia ultrasonica per ricavare anche portata massica di slurry e solidi in un unico spool piece.
La soluzione QT61-EM2T è progettata per fanghi non magnetici e integra funzioni specifiche per slurry abrasivi: elettrodi resistenti all'usura, lining in PU o HDPE, report giornalieri CSV, uscita 4-20 mA isolata e comunicazione RS485 Modbus RTU.
Se invece hai fanghi conduttivi, si può provare con un misuratore di portata elettromagnetico.
Hub misuratori di portata elettromagnetici
I fanghi combinano tre proprietà che mettono in crisi la maggior parte delle tecnologie di misura:
Particelle solide dure come sabbia, minerali, ceneri e calce erodono le superfici interne del misuratore. Su un misuratore con parti mobili, come turbina o impeller, la vita utile può ridursi a poche settimane. Su un EM il danno interessa soprattutto rivestimento interno ed elettrodi.
I fanghi industriali provenienti da cartiere, depurazione o estrazione mineraria possono contenere acidi, alcali, tensioattivi e metalli pesanti che degradano velocemente materiali non adeguati.
La densità di uno slurry varia con la concentrazione dei solidi. Un misuratore tradizionale restituisce solo la portata volumetrica, ma in molte applicazioni serve la portata massica, ottenibile solo conoscendo la densità in tempo reale.
Un misuratore con rivestimento PTFE installato su un fango di sabbia silicea può andare incontro a usura rapida: dopo 3-6 mesi di esercizio a circa 4 m/s, le particelle di quarzo, con durezza Mohs 7, possono erodere il PTFE, materiale molto più morbido. La geometria interna cambia, il campo magnetico non resta più uniforme e gli elettrodi iniziano a essere esposti direttamente al fango. Il misuratore continua apparentemente a funzionare, ma la lettura può derivare progressivamente fino a errori del 10-20% prima che il problema venga rilevato.
Con un rivestimento in poliuretano (PU), invece, lo stesso fango di sabbia può lavorare per 24-36 mesi senza un degrado significativo del lining. Il PU assorbe meglio gli urti delle particelle grazie alla sua elasticità, riducendo l'erosione meccanica.
| Scelta | Raccomandazione per fanghi abrasivi |
|---|---|
| Rivestimento | Poliuretano (PU): prima scelta se pH 5-9. Resiste bene a sabbia, quarzo, ossidi metallici e inerti di cemento. Ceramica Al2O3: scelta preferenziale quando il fango è anche chimicamente aggressivo, con pH <4 o >11, oppure a temperature >70°C. |
| Elettrodi | AISI 316L standard per fanghi neutri. Hastelloy C-276 se presenti sali ossidanti, per esempio in trattamenti con cloro. Hastelloy B-2 se presenti acidi riducenti come HCl o acido formico. Titanio per acqua di mare con particelle. |
| Diametro | Scegliere il DN in modo da mantenere una velocità di 2-4 m/s al flusso nominale. È il range che bilancia sedimentazione (>1,5 m/s) ed erosione (<5 m/s con sabbia dura). |
| Configurazione | Remota se l'ambiente è polveroso o umido e si vuole proteggere il convertitore. Compatta per installazioni semplici con temperatura fluido inferiore a 130°C. |
| Messa a terra | Su tubazioni in HDPE o vetroresina sono obbligatori anelli di messa a terra. L'alta conduttività del fango migliora l'efficienza di misura ma rende il sistema più sensibile ai disturbi di potenziale. |
Il rivestimento interno è la principale difesa del misuratore contro l'abrasione. Una scelta sbagliata porta a sostituzione anticipata dello strumento. Regola generale: più sono elevate granulometria e durezza delle particelle, più deve essere resistente il rivestimento.
È la scelta migliore per abrasione meccanica a pH neutro. Grazie all'elasticità assorbe gli urti delle particelle. Ideale per sabbia fine, fanghi di depurazione con inerti e pasta di cemento a pH 7-9. Limite: non resiste ad acidi forti e solventi.
Buona resistenza all'abrasione unita a buona resistenza ad acidi diluiti e alcali moderati. È spesso lo standard per acque reflue industriali con abrasione moderata. Limite tipico: temperatura massima circa 70°C.
Offre la massima resistenza all'abrasione e ottima tenuta alle alte temperature. È indicata per slurry minerari con quarzo, corindone o particelle molto dure, e per fanghi abrasivi anche chimicamente aggressivi. Ha costo più elevato ma anche la massima durata.
PTFE non è adatto ai fanghi abrasivi: è relativamente morbido e le particelle solide lo incidono rapidamente. Ha senso solo per fanghi chimicamente aggressivi senza componente abrasiva significativa.
La velocità di flusso va gestita su due fronti opposti: evitare la sedimentazione dei solidi ma senza accelerare eccessivamente l'erosione del rivestimento.
Con solidi in sospensione densa la velocità deve restare sopra la velocità critica di sedimentazione. In genere 1-2 m/s per fanghi fini e 3-5 m/s per slurry pesanti. Sotto questi valori i solidi si depositano nella zona degli elettrodi e generano letture errate e incrostazione.
Una velocità troppo elevata accelera l'usura del lining. Con particelle dure, come sabbia o quarzo, la velocità massima consigliata è tipicamente 3-4 m/s. Sopra i 5 m/s la vita del rivestimento può ridursi drasticamente.
Per la maggior parte dei fanghi industriali il range ottimale è 1,5-3,5 m/s, perché bilancia rischio di sedimentazione e tasso di usura.
| Parametro | Valore / dettaglio |
|---|---|
| Principio di misura | Misuratore elettromagnetico + spettroscopia ultrasonica per densità slurry in un'unica unità |
| Applicazione | Misura della portata volumetrica di fanghi non magnetici con calcolo di densità, portata massica slurry e portata massica solidi |
| Configurazione costruttiva | Uno spool section e un trasmettitore per flusso e densità; la sonda densità può anche essere montata in un secondo spool piece |
| Rivestimento disponibile | PU o HDPE per estendere la vita utile di elettrodi e flussometro |
| Elettrodi | Elettrodi speciali resistenti all'usura per slurry abrasivi |
| Funzioni di calcolo | Calcolo della massa di slurry e della massa di solidi |
| Reportistica | Report giornalieri di produzione in formato CSV |
| Applicazioni speciali | Cross meter incluso per applicazioni di dragaggio |
| Temperatura ambiente | 0-55°C |
| Alimentazione elettronica | 24 Vdc |
| Consumo massimo | 40 W max |
| Comunicazione digitale | RS485 Modbus RTU, 2 fili |
| Uscita analogica | 4-20 mA isolata |
| Orientamento di montaggio | Installazione su tubazione orizzontale o verticale |
| Elettronica | Custodia in alluminio robusta con verniciatura a polvere; fissaggio all'assieme spool |
| Varianti prodotto | Versione QT612-EMT con flussometro EM per slurry, trasmettitore densità UDT e slurry massflow analyzer QA03-SMA |
| Taglie nominali standard | Da 2” a 24” (altre taglie su richiesta) |
| Standard flange | ANSI #150, ANSI #300, EN-DIN PN10, EN-DIN PN16, EN-DIN PN25, BS4504 |
| Cavo di collegamento | 10 metri inclusi |
| Esecuzioni speciali | Custodie elettroniche subacquee disponibili per applicazioni di dragaggio |
| DN | Pollici | Flangia | L (mm) | W (mm) | H (mm) | A (mm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DN50 | 2” | BS4504 - 40/3 | 200 | 165 | 260 | 83 |
| DN80 | 3” | BS4504 - 40/3 | 200 | 200 | 274 | 100 |
| DN100 | 4” | BS4504 - 16/3 | 250 | 220 | 287 | 110 |
| DN125 | 5” | BS4504 - 16/3 | 250 | 250 | 301 | 125 |
| DN150 | 6” | BS4504 - 16/3 | 300 | 285 | 314 | 143 |
| DN200 | 8” | BS4504 - 10/3 | 350 | 340 | 340 | 170 |
| DN250 | 10” | BS4504 - 10/3 | 400 | 395 | 367 | 198 |
| DN300 | 12” | BS4504 - 10/3 | 500 | 445 | 392 | 223 |
| DN350 | 14” | BS4504 - 10/3 | 500 | 505 | 408 | 253 |
| DN400 | 16” | BS4504 - 10/3 | 600 | 565 | 433 | 283 |
| DN450 | 18” | BS4504 - 10/3 | 600 | 615 | 459 | 308 |
| DN500 | 20” | BS4504 - 10/3 | 600 | 670 | 484 | 335 |
| DN600 | 24” | BS4504 - 10/3 | 600 | 780 | 535 | 390 |
| DN50 | 2” | ANSI 150lb | 200 | 152 | 260 | 76 |
| DN80 | 3” | ANSI 150lb | 200 | 191 | 274 | 96 |
| DN100 | 4” | ANSI 150lb | 250 | 229 | 287 | 115 |
| DN125 | 5” | ANSI 150lb | 250 | 254 | 301 | 127 |
| DN150 | 6” | ANSI 150lb | 300 | 279 | 314 | 140 |
| DN200 | 8” | ANSI 150lb | 350 | 343 | 340 | 172 |
| DN250 | 10” | ANSI 150lb | 400 | 406 | 367 | 203 |
| DN300 | 12” | ANSI 150lb | 500 | 483 | 392 | 242 |
| DN350 | 14” | ANSI 150lb | 500 | 533 | 408 | 267 |
| DN400 | 16” | ANSI 150lb | 600 | 597 | 433 | 299 |
| DN450 | 18” | ANSI 150lb | 600 | 635 | 459 | 318 |
| DN500 | 20” | ANSI 150lb | 600 | 699 | 484 | 350 |
| DN600 | 24” | ANSI 150lb | 600 | 813 | 535 | 407 |
| Voce | Opzioni |
|---|---|
| Modello base | Quality Transmitter, Model 61, Electromagnetic & Ultrasonic Slurry Massflow Transmitter |
| Dimensioni tubo | Selezione pipe size da 2” a 24” |
| Standard flange | STD-#150, STD-#300, STD-PN10, STD-PN16, STD-PN25, STD-BS |
| Lining | -PU Polyurethane lining |
| Additional lining | Nessun lining aggiuntivo oppure 06 = 6 mm additional lining se la tubazione ha già un lining |
| Esempio codice | QT61-EM2T-6”-STD-#150-PU06 |
| Nota | Altre taglie su richiesta; per alcune taglie fuori standard possono essere richiesti costi aggiuntivi di calibrazione e test |
I fanghi minerari, come slurry di minerale di ferro, rame, oro e calce, hanno concentrazioni di solidi del 20-50% e particelle con durezza Mohs 5-8. La velocità di trasporto è tipicamente 2-4 m/s. Il misuratore si installa spesso sulle linee verso flotation plant o idrocicloni, dove il bilancio di massa è critico.
Specifica tipica: rivestimento in ceramica Al2O3, elettrodi in Hastelloy C, corpo in acciaio al carbonio con protezione esterna, grado di protezione IP68 per pozzetti sommersi.
I fanghi biologici provenienti da digestori anaerobici e ispessitori hanno in genere concentrazioni di solidi del 2-8%, con particelle organiche a bassa durezza e una componente sabbiosa residua. Le temperature sono moderate, tra 15 e 40°C. Il pH varia: circa 6-8 per fanghi biologici e 5-10 per fanghi chimici con coagulanti metallici.
Specifica tipica: rivestimento in gomma dura per fanghi biologici, PU se è presente sabbia, elettrodi in AISI 316L, versione a batteria o remota per punti di misura senza alimentazione comoda.
Latte di cemento, pasta di calce e slurry di gesso lavorano con pH 11-13, presenza di silice e calcite finemente macinata e temperatura ambiente. La criticità è la combinazione di alta basicità e abrasione. PTFE non regge bene l'abrasione; la gomma dura può degradare in alcali forti concentrati.
Specifica tipica: PU con alcalinità moderata fino a pH 9-10, ceramica se pH >10, elettrodi in AISI 316L o Hastelloy C e velocità di 2-3 m/s per evitare sedimentazione della calce.
Nelle applicazioni di dragaggio il sistema può includere il cross meter e custodie elettroniche subacquee. È utile quando si devono monitorare flussi di fanghi in canali, bacini e opere idrauliche, dove robustezza meccanica e protezione ambientale sono indispensabili.
Inviaci composizione del fango, concentrazione solidi, pH, temperatura, granulometria, portata nominale e materiale della tubazione. MCA può aiutarti a selezionare rivestimento, elettrodi, DN e configurazione più corretti per la tua applicazione.
Si controlla visivamente all'apertura dell'ispezione flangiata: superficie liscia e colore uniforme indicano che il rivestimento è in buono stato. Se compaiono zone lucide, assottigliamento o esposizione degli elettrodi, il lining è vicino a fine vita. Nelle applicazioni abrasive pesanti è consigliata un'ispezione ogni 12-18 mesi.
Sì, a condizione che la conduttività del fango resti sopra la soglia minima richiesta dal misuratore EM. In molti slurry minerari si può arrivare fino al 50% di solidi con rivestimento ceramico e velocità adeguata. Oltre questi valori è consigliabile una verifica applicativa specifica.
Sì. Il misuratore elettromagnetico è indipendente da densità e viscosità e legge correttamente la velocità sia a bassa sia ad alta concentrazione, purché la conduttività resti sopra la soglia minima. Non è necessaria ricalibrazione quando cambia la concentrazione del fango.