Giugno 2013
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Automazione e Strumentazione
speciale
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PORTATA FLUSSO LIVELLO
del sensore deve avere un foro molto piccolo
(0,25 mm in alcuni casi), che sarebbe insuffi-
ciente per molte applicazioni. Il Bypass viene
utilizzato per superare questa limitazione, analo-
gamente al sistema di shunt per la misura della
corrente elettrica.
Nella
υ
figura 2
è rappresentato il layout del
flussimetro Stec serie Z500X/Z300 che si basa
sul principio descritto (trasferimento di calore).
Differential pressure flow controller
Il secondo FC più usato nell’industria dei semi-
conduttori è il
Differential Pressure Flow Con-
troller
(DPFC). In questo FC la misura del flusso
di gas si basa sul principio di Bernoulli. Infatti,
per moti stazionari di fluidi incomprimibili e non
viscosi vale la legge di Bernoulli:
In un condotto rettilineo a sezione variabile:
In un dispositivo a caduta di pressione differen-
ziale il flusso viene calcolato misurando la pres-
sione ai capi di un’ostruzione inserita nel flusso.
Il misuratore di pressione differenziale si basa
sull’equazione 1, in cui la caduta di
pressione e l’ulteriore segnale misu-
rato è una funzione della velocità di
flusso al quadrato:
Quindi, in assenza di flusso (
v=0
) le
due pressioni saranno uguali (
Δp=0
).
Quando il gas fluisce attraverso il sensore (
v≠0
)
le pressioni nei due tratti di tubo saranno diverse
(
Δp≠0
). Dall’equazione 2 avremo
Q=f(Δp)
.
Analogamente al TMFC, anche in questo caso la
differenza di pressione viene misurata e tradotta
in un segnale elettrico che viene elaborato per
dare il valore di flusso di gas che passa attraverso
il sensore.
I più comuni sensori a pressione differenziale
sono: orifizio, nozzle, Venturi, area variabile.
I
flow nozzles
(
υ
figura 3.a
) sono spesso utiliz-
zati come elementi per misurare il flusso di aria
e gas in applicazioni industriali. Il flow nozzles
è relativamente semplice e poco costoso, dispo-
nibile per molte applicazioni e in molti materiali.
Nel
venturimetro
(
υ
figura 3.b
) il fluido viene
accelerato da un angolo di cono convergente di
15-20 gradi e la differenza di pressione è misurata
fra il lato a monte del cono e la gola.
Nella
υ
figura 4
vi è rappresentato il layout del
flussimetro Stec D200 che si basa sul principio di
Bernoulli.
Comparazione tra i due FC
Nel grafico della
υ
figura 5
sono riportati gli
errori di misura in funzione del set-point dei due
flussimetri descritti. Come si può osservare il
flussimetro a pressione differenziale risulta più
accurato. Infatti, questo tipo di flussimetro è uti-
lizzato in quei processi ove è necessario avare un
controllo del flusso di gas molto spinto. Infatti, i
flussimetri TMFC sono quelli più utilizzati. Ma
ove è necessario avere un processo più accurato
e controllato, in molti casi, si usano i flussimetri
DPFC.
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Figura 3 -
(a) Nozzle;
(b) Venturi
Figura 4 - Stec Horiba D200 pressure based principle
Figura 5 - Confronto accuratezza tra flussimetro tipo DPFC
e flussimetro tipo TMFC
