Principio

di funzionamento

Un misuratore si dice di tipo volumetrico quando il totale misurato può essere considerato come somma di quantità più piccole determinate dall’ampiezza della camera di misura (Measuring Chamber). Il misuratore volumetrico di tipo Smith si differenzia dalla concorrenza sul mercato per il suo peculiare principio di funzionamento e per i componenti con il quale è costruito.

Il Misuratore Volumetrico di tipo Smith

Il brevetto Smith consiste in due coppie di lame imperniate su di un albero che ruotano seguendo i bordi di una camma in modo tale che, qualora una lama si trovi al bordo inferiore (convesso) della camma essa sia in posizione retratta, mentre qualora si trovi al bordo superiore della camma (concavo) la lama risulta essere in posizione estesa. Due lame in posizione estesa delimitano la camera di misura.

Il principio di funzionamento del misuratore Smith consente che le lame non striscino sulla cassa esterna del misuratore limitando di molto l’usura delle parti, aumentando la vita utile della macchina ed incrementandone durabilità ed affidabilità.

In particolare, con riferimento alla figura a lato, il misuratore rappresentato è di tipo Smith a doppia lama (ovvero con due coppie di lame che delimitano la camera di misura) e cassa singola, ossia costituto da una cassa esterna (che separa la camera di misura dall’ambiente esterno, dal rotore e da due coppie di lame rotanti in senso orario).

misuratori volumetrici
Figura 1: Principio di misura misuratore FMC Smith
misuratori volumetrici 2
Figura 2: Misuratore a doppia cassa
misuratori volumetrici 3
Figura 3: Design a 3 lame

I vantaggi

dei misuratori FMC Smith

Allo scopo di soddisfare le diverse esigenze di tipo impiantistico (ad esempio far fronte a pressioni di progetto elevate), diminuire le perdite di carico e consentire il raggiungimento di elevati valori di ripetibilità dovuti ad una superiore linearità dello scorrere del prodotto all’interno della camera di misura, la FMC Smith ha ingegnerizzato e realizzato misuratori del tipo “a doppia cassa” in cui il rotore è alloggiato all’interno dell’inner mechanism e non direttamente nella cassa del misuratore.

Questo tipo di design, come accennato in precedenza, porta a svariati vantaggi di tipo metrologico (eliminazione totale della già lieve influenza della disposizione del piping, riduzione del DP tra monte/valle della camera di misura e conseguente diminuzione del fenomeno di slippage) e di tipo operativo (le flange di connessione del misuratore al piping sono realizzate sul corpo esterno e pertanto la manutenzione risulta molto facilitata).

Per elevate portate, le due lame non sono più sufficienti a delimitare camere di misura coerenti con gli standard di accuratezza richiesti e pertanto il design passa a 3 lame, la camera di misura risulta più piccola ed in grado di garantire l’accuratezza e la ripetibilità della misura che hanno fatto dei misuratori FMC Smith il termine di paragone nel mercato Oil & Gas.

La tabella seguente chiarisce la tipologia costruttiva dei misuratori oggetto di certificazione.

Tipo Misuratore Cassa Coppie di Pale (n°) Tipo Misuratore Cassa Coppie di Pale (n°)
ST40, ST40-Je Singola 2 SE 42, VE 42 Doppia 2
(V)SC13 Singola 2 E3 Doppia 2
C2 Doppia 2 SE 42-J, VE 42-J Doppia 2
ST75, ST75-J Singola 2 SF60, SF6V-NF, ASF-6V-NFi Singola 2
ST160, ST160J Singola 2 F4 Doppia 2
J10, JA10, JB10 Doppia 2,3 (JB) SF-60J, VF-60-J Singola 2
G6 Doppia 2 K12 Doppia 3
H8 Doppia 2 M16 Doppia 3
Prime 4 Singola 2 GSC-2-NT,ST,NF Singola 2
F4-JP Doppia 2 GSC-3-ST Singola 2

Il funzionamento

di un misuratore a cassa singola e doppia lama

La progressione del liquido oggetto di misura entrante nel misuratore (e quindi il processo di misura vero e proprio) è descritto dalle immagini sotto riportate:

In principio (Figura 4) il prodotto non misurato (area scura) entra nel misuratore, il moto di rotazione delle pale rappresentato in figura è orario (può essere modificato in anti-orario agendo sul treno di ingranaggi). Come si nota dal disegno le lame A e D sono in posizione estesa (poiché si trovano sulle estremità concave della camma) mentre le lame B e C sono in posizione retratta trovandosi nell’estremità convessa della camma. La porzione di volume compresa tra A e D costituisce la camera di misura e cioè un volume noto e ben definito.

misuratori volumetrici 4
Figura 4: Prodotto entrante nel misuratore

Dopo una rotazione di 1/8 di giro la situazione è quella evidenziata in Figura 5 dove la lama A è ancora totalmente estesa mentre le altre lame sono parzialmente retratte o parzialmente estese. In questo caso non sono presenti camere di misura ma la lama B sta assumendo una posizione estesa guidata dal moto lungo la camma.

Dopo una rotazione di 1/4 di giro dalla posizione iniziale una nuova camera di misura è stata realizzata dalla rotazione delle lame intorno alla camma, nello specifico, la camera di misura è ora situata tra la lama A e la lama B. Dopo una rotazione di 1/2 giro dalla posizione iniziale il prodotto sta uscendo dal misuratore ed un’ulteriore camera di misura è in formazione tra le lame C e B mentre la lama A è retratta e la lama D si sta invece espandendo.

I misuratori rispettano i requisiti di accuratezza, linearità e ripetibilità fissati dalla OIML R-117 prima e dall’allegato VII della direttiva MID relativi alla classe di accuratezza 0,3 / 0,5 ed 1,0 poi.

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Figura 5: Prodotto dopo 1/8 di giro
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Figura 6: Prodotto dopo 1/4 di giro
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Figura 7: Prodotto dopo 1/2 di giro

In uscita dal misuratore una serie di ruotismi converte i giri al minuto del rotore in unità di volume (litri per le applicazioni più piccole, decalitri, galloni o barili per misuratori di diametro maggiore di 6”).

Prime 4, il nostro esempio di cassa singola

Il misuratore FMC Technip Prime4 vanta decine di applicazioni sul territorio italiano e centinaia nel mondo.

Celebre per le caratteristiche di semplicità, elevato range di portata e robustezza costruttiva unite all’impareggiabile accuratezza garantita dal principio di misura FMC, rappresenta lo strumento principale utilizzato da SOMEFI nelle applicazioni di carico/scarico autobotti, navi e ferrocisterne.

Caratteristiche tecniche:

  • Connessioni meccaniche: Ø4” 150#RF
  • Portata (min – max): 190 – 3400 L/min
  • Ripetibilità: 0,02%
  • Linearità: ± 0,15%
  • Uscita impulsiva sfasata 90° A_B idonea per usi fiscali in acc. ad API 5.5
  • K-factor: 13,2 impulsi/L.

Altri prodotti

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misuratori volumetrici

F4, il nostro esempio di cassa doppia

I misuratori FMC della serie F nascono per applicazioni destinate al carico/scarico di navi, autobotti e ferrocisterne ove siano richieste elevate performance in termini di MTBF ed ove le condizioni di processo (pressione di esercizio, temperatura) rendano non idonea l’adozione di un misuratore a cassa singola.

La costruzione a doppia cassa abbatte gli oneri di manutenzione, diminuisce le perdite di carico legate all’elemento di misura ed aumenta la linearità del risultato atteso.

Caratteristiche tecniche (F4):

  • Connessioni meccaniche: Ø4” 150#RF
  • Portata (min – max): 200 – 2.800 L/min
  • Ripetibilità: 0,02%
  • Linearità: ± 0,15%
  • Uscita impulsiva sfasata 90° A_B idonea per usi fiscali in acc. ad API 5.5
  • K-factor: 10 impulsi/L.

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F4 misuratori cassa doppia

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