La strumentazione di processo permette di rilevare le grandezze fisiche che descrivono il funzionamento di un impianto, per poi trasformarle in informazioni utilizzabili dai sistemi di automazione. Negli impianti già in esercizio, il suo ruolo è particolarmente importante perché la qualità della misura incide direttamente sulla capacità di controllare il processo e riconoscere eventuali anomalie.
Poiché la loro misura può servire alla regolazione automatica o alla supervisione delle condizioni operative, pressione e livello sono tra i parametri più frequenti da monitorare. Tuttavia, la scelta dello strumento negli impianti esistenti deve considerare anche l’architettura già installata e le caratteristiche effettive del processo.
Una strumentazione adeguata può inoltre supportare la manutenzione degli impianti industriali, rendendo disponibili dati utili a comprendere l’evoluzione delle condizioni di esercizio.
Strumentazione di processo: un asset essenziale per l’end user
La strumentazione di processo comprende sensori e trasmettitori utilizzati per rilevare grandezze come livello, pressione, temperatura o portata all’interno di macchine e impianti industriali. Il dato acquisito può essere visualizzato localmente o inviato al sistema di controllo, che lo utilizza per monitorare il processo o regolarne il funzionamento.
Per l’end user, la misura ha ovviamente valore quando riporta in modo affidabile ciò che sta avvenendo nell’impianto. Un segnale instabile o poco rappresentativo delle condizioni reali può infatti influire sulle decisioni del sistema di controllo e rendere più difficile distinguere un’anomalia di processo da un problema dello strumento.
Negli impianti già operativi va inoltre verificato che il dispositivo sia effettivamente integrabile nell’architettura esistente senza introdurre criticità nella trasmissione o nell’interpretazione del dato.
Dal sensore al sistema di controllo
Il sensore rileva una grandezza fisica e la converte in un segnale misurabile. Il trasmettitore rende poi questa informazione disponibile al sistema di automazione secondo le caratteristiche previste dall’applicazione.
La qualità complessiva della misura dipende sia dalla tecnologia utilizzata sia dall’installazione: anche uno strumento straordinariamente accurato può fornire un dato poco utile, se viene applicato in condizioni incompatibili con il suo principio di misura o il range selezionato non è adeguato al processo.
Sensori industriali per la misura negli impianti esistenti
La scelta dei sensori industriali si fonda sulla variabile da rilevare. Negli impianti esistenti richiede tuttavia una valutazione più ampia, che consideri le caratteristiche del prodotto o del fluido e le condizioni in cui lo strumento dovrà lavorare. Al contempo, il nuovo dispositivo deve potersi integrare con il sistema di controllo già presente.
Di riflesso, un intervento di sostituzione non coincide semplicemente con la ricerca di uno strumento equivalente per funzione: prevedrà sempre una verifica del campo di misura e della tipologia di segnale richiesto dall’architettura esistente.
Sensori di livello per serbatoi: tecnologie e criteri di scelta
I sensori di livello per serbatoi vengono utilizzati per conoscere la quantità di prodotto presente e controllare le condizioni operative del sistema di stoccaggio.
La gamma di strumentazione di processo offerta da VIKING comprende tecnologie differenti: la famiglia Siemens SITRANS L include ad esempio soluzioni radar e a ultrasuoni, oltre a dispositivi capacitivi per la misura continua del livello. Le diverse tecnologie permettono di rilevare liquidi o solidi all’interno di serbatoi e silos, selezionando il principio di misura in base alle caratteristiche dell’applicazione.
Come scegliere la tecnologia di misura del livello?
Il principio di misura è da valutarsi in relazione alle caratteristiche del serbatoio e del materiale da rilevare.
La presenza di ostacoli interni può influenzare alcune tecnologie. Anche la formazione di schiuma o le variazioni delle caratteristiche del prodotto possono incidere sulla qualità della rilevazione.
Un altro criterio riguarda la necessità di utilizzare una soluzione a contatto o, in alternativa, una tecnologia che esegua la misura senza entrare direttamente in contatto con il materiale. La scelta è legata alle condizioni reali dell’applicazione e al livello di affidabilità richiesto.
Sensori di livello per serbatoi esistenti: le verifiche in fase di sostituzione
Quando uno strumento deve essere sostituito su un impianto già operativo, il principio di misura è solo un elemento della valutazione. È essenziale verificare anche che la nuova soluzione sia compatibile con il punto di installazione e che il campo di misura risponda alle condizioni del serbatoio. Va inoltre controllata la compatibilità con il prodotto presente e con il sistema che riceverà il segnale.
Una sostituzione correttamente valutata prima dell’intervento permette di aggiornare la misura senza introdurre modifiche non necessarie sull’impianto.
Trasmettitore di pressione differenziale: a cosa serve e dove si utilizza
Il trasmettitore di pressione differenziale misura la differenza di pressione tra due punti del processo. Questa informazione è utile per monitorare il comportamento di un componente o per verificare come cambia la pressione lungo una determinata sezione dell’impianto.
Una delle applicazioni tipiche della pressione differenziale è il controllo della perdita di carico attraverso un elemento del processo. L’aumento della differenza tra monte e valle può, ad esempio, fornire un’indicazione utile sullo stato di un filtro. La misura differenziale è utilizzabile anche in altre applicazioni indirette, purché il sistema sia dimensionato in base alle condizioni effettive del processo.
La serie Siemens SITRANS P comprende trasmettitori digitali dedicati sia alla pressione relativa e assoluta sia alla misura differenziale su gas, vapori e liquidi.
Accuratezza e condizioni di esercizio
Nella selezione del trasmettitore, il campo di misura deve essere compatibile con i valori attesi durante il funzionamento normale e con le eventuali variazioni del processo.
Anche l’accuratezza richiesta dipende dalla funzione assegnata allo strumento: una misura utilizzata solo per supervisione avrà infatti esigenze diverse rispetto a quella impiegata direttamente da un anello di regolazione.
Le condizioni di esercizio incidono inoltre sulla scelta del dispositivo e dei materiali a contatto con il fluido.
Precisione della misura e affidabilità del controllo
Il sistema di controllo può operare correttamente solo se riceve informazioni affidabili dal campo.
Una deriva progressiva della misura può modificare la lettura senza produrre necessariamente un guasto evidente. In questo caso, il dato continua a essere disponibile ma può “allontanarsi” dal valore reale del processo. Anche segnali instabili o variazioni difficili da giustificare rispetto al comportamento dell’impianto possono richiedere una verifica dello strumento.
Deriva, calibrazione e anomalie
La calibrazione permette di verificare la corrispondenza tra il valore indicato dallo strumento e un riferimento noto. La frequenza dei controlli dipende dall’applicazione e dalle prestazioni richieste.
Negli impianti esistenti è consigliato considerare anche lo storico delle anomalie. Se uno strumento richiede interventi sempre più frequenti o presenta una stabilità inferiore rispetto alle esigenze del processo, sarà opportuno valutarne l’aggiornamento.
Integrazione con PLC, DCS e sistemi di supervisione
La qualità del sensore non esaurisce il problema della misura: il dato deve raggiungere correttamente il sistema di controllo e risultare utilizzabile dall’architettura esistente.
Quando si sostituisce uno strumento, bisognerà quindi verificare la compatibilità del segnale con il PLC o con il DCS già installato. Anche i sistemi di supervisione devono poter interpretare correttamente le informazioni provenienti dal campo.
La strumentazione più recente può inoltre mettere a disposizione funzionalità utili per il monitoraggio remoto. In tal senso, VIKING propone strumenti WIKA con soluzioni wireless per la raccolta dati e l’integrazione nei sistemi di automazione.
Strumentazione di processo e manutenzione degli impianti industriali
La disponibilità di dati affidabili supporta direttamente la manutenzione degli impianti industriali.
Un valore misurato nel tempo permette infatti di confrontare il comportamento attuale con quello registrato in precedenza, individuando eventuali variazioni collegabili a una modifica del processo o a un deterioramento dello strumento.
Dalla lettura istantanea allo storico del processo
Osservare esclusivamente il valore presente in un determinato momento può essere insufficiente per comprendere l’origine di un’anomalia. La storicizzazione consente invece di ricostruire l’evoluzione del parametro e verificare quando è iniziata la variazione.
VIKING utilizza soluzioni Emerson PacEdge per raccogliere e inviare dati dalla strumentazione di processo tramite Wi-Fi, LAN o GPRS, mettendo a disposizione anche lo storico degli eventi. Questo approccio agevola le attività di diagnosi e rende più mirata la verifica sul campo.
Quando sostituire o aggiornare la strumentazione di processo?
L’età dello strumento, da sola, non determina necessariamente la necessità di sostituzione. La valutazione dovrebbe considerare soprattutto le prestazioni disponibili rispetto alle esigenze attuali dell’impianto.
Una misura diventata instabile è uno dei primi segnali da approfondire. Anche un aumento della frequenza degli interventi manutentivi può indicare che il dispositivo non riesce più a soddisfare le esigenze operative.
L’aggiornamento potrebbe infine essere opportuno quando le condizioni del processo sono cambiate rispetto alla configurazione originaria – o un modello è diventato difficile da reperire.
Sostituzione e retrofit: cosa verificare?
Prima di introdurre un nuovo sensore o trasmettitore è necessario verificare la compatibilità meccanica con il punto di installazione e il campo di misura richiesto.
Va poi controllata la compatibilità del segnale con il sistema di automazione esistente. Nei progetti di retrofit, il gold standard è scegliere strumenti che permettano di migliorare la qualità della misura senza richiedere modifiche estese all’architettura.
Il supporto VIKING nella scelta della strumentazione di processo
VIKING Automation supporta le aziende nella scelta della strumentazione di processo in funzione della grandezza da misurare e delle condizioni di esercizio. La valutazione comprende anche il livello di integrazione richiesto dal sistema di automazione.
L’offerta comprende soluzioni Siemens SITRANS per la misura di livello e pressione, oltre a strumenti WIKA per applicazioni di processo. La gamma include poi sensori Baumer dedicati alla rilevazione di diverse grandezze negli impianti industriali.
Negli impianti già in esercizio, il supporto tecnico VIKING permette di valutare la sostituzione o l’aggiornamento della strumentazione considerando sia le prestazioni richieste che le caratteristiche dell’installazione esistente.
Contatta il team VIKING per valutare la strumentazione di processo più idonea al tuo impianto.