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FEBBRAIO 2020 FIELDBUS & NETWORKS 21 l processo di miscelazione è fondamentale per la realizzazione di svariati prodotti; nella maggior parte dei casi non occorre particolare precisione in questa operazione, sebbene misce- lare troppo sia comunque una perdita di tempo ed energia. Tuttavia, mischiare in alcuni casi richiede una scienza esatta; la sotto-miscelazione infatti potrebbe lasciare i vari materiali che compongono la mescola distribuiti in modo non uniforme, mentre la sovra-miscelazione potrebbe cambiare lo stato del prodotto finale. Un esempio di questo è la mescola di calcestruzzo. Se si costruisce un patio ‘fai da te’, basta gettare dell’acqua in un sacco di miscela già pronta e lavorare di spatola, ma se si costruiscono un bunker di contenimento per scorie nucleari o le fondamenta di un grattacielo, la qualità del controllo della materia che si impiega deve fare un salto quantico! Negli ultimi due casi, il calcestruzzo umido deve essere sufficientemente fluido da penetrare in ogni angolo e fessura della cassaforma e non deve esserci nessuna sacca di calcestruzzo asciu- gata in modo non appropriato. Un altro esempio è costituito dalle miscele per ketchup, salse, maionesi ecc. L’industria alimentare conta sul fatto che i consumatori rimarranno fedeli a un certo marchio per tutta la vita, ma sa anche quanto possano essere volubili, per cui sa- ranno pronti a lamentarsi a una men che minima variazione di gusto. Similarmente, farmaci e medicine devono contenere i principi attivi mischiati in modo preciso con il materiale che li trasporta: la conse- guenza di un mix di scarsa qualità potrebbe essere questione di vita o di morte. E nella cosmesi come nei prodotti di bellezza, gli utenti hanno aspettative davvero alte. Anche una cosa apparentemente banale come la pittura necessita che il pigmento sia ben miscelato per ottenere un colore uniforme e che raggiunga la giusta consi- stenza per una più facile applicazione. Misurare la viscosità Ci sono diverse tecniche per misurare la viscosità; una delle più diffuse e ampiamente utilizzate impiega il viscosimetro a rotazione, che misura la viscosità monitorando la coppia di forze richiesta per far ruotare un mandrino a una velocità costante all’interno del flu- ido. L’intensità della coppia, generalmente misurata dalla reazione di coppia del motore, è proporzionale all’attrazione viscosa sul mandrino, quindi alla visco- sità del fluido. Si noti che il viscosimetro a rotazione gira durante tutto il processo di miscelazione, registrando i dati in modo costante, fornendo così un registro delle variazioni della viscosità lungo tutto il processo. Si può quindi confrontare tale profilo con i dati storicizzati relativi a miscele precedenti, per avere informazioni dettagliate che non sa- rebbero disponibili con la sola lettura della viscosità finale ottenuta. La coppia di torsione, però, potrebbe essere difficile da misurare. Dato che il mandrino è in rotazione, infatti, i cavi collegati al sen- sore di torsione posto sull’albero finiscono per attorcigliarsi e ta- gliarsi velocemente. Un’alternativa è costituita dall’uso di anelli di contatto, ma non è ancora la soluzione ideale a causa dei suoi costi, dei tempi di set up e dell’inevitabile logorio. Una trasmissione wireless Sensor Technology ha sviluppato i trasduttori di coppia rotante TorqSense, una soluzione wireless che non necessita della connes- sione fisica all’albero rotante, in quanto impiega la radiofrequenza (RF) sia per l’alimentazione del sensore, sia per ricevere i segnali di ritorno relativi alla lettura dei valori di coppia. I sensori di coppia TorqSense utilizzano due piccoli dispositivi SAW- Surface Acoustic Wave, costituiti di materiale ceramico piezoelet- trico contenenti dei rilevatori della frequenza di risonanza. Questi sono attaccati all’albero di trasmissione a 90° l’uno con l’altro. Quando la coppia aumenta, un rilevatore si espande e l’altro di contrae in modo proporzionale alla coppia esercitata. In effetti i rilevatori fungono da estensimetri, misurando le variazioni della fre- quenza di risonanza. Un trasmettitore/ricevitore RF montato vicino al mandrino emette onde radio verso il dispositivo SAW e le rac- coglie quando vengono riflesse indietro. Le variazioni di frequenza delle onde riflesse identificano la coppia attuale. Nel viscosimetro a rotazione, il trasduttore TorqSense è montato fra il motore e la paletta. Un doppio cuscinetto elimina qualsiasi forza tra- sversale, mentre un accoppiatore di limitazione della coppia garantisce protezione in caso di grippaggio del mecca- nismo della paletta. Quando il motore lavora a velo- cità costante, il trasduttore offre in uscita una coppia che varia proporzionalmente alla viscosità durante la miscelazione, il che consente all’operatore di misu- rare con accuratezza la viscosità relativa della miscela. Quando è fondamentale determinare la viscosità assoluta anziché quella relativa, si può pre-calibrare il sistema utilizzando specifiche palette immerse in fluidi la cui viscosità è nota. Si può ricavare il valore della coppia assoluta nell’applicazione dal valore della coppia relativa. Sensor Technology - www.sensors.co.uk Dossier Fieldbus & Networks I MISURARE LA VISCOSITÀ IN WIRELESS di Mark Ingham DOVE UNA MESCOLA DI QUALITÀ È CRUCIALE, IL MODO MIGLIORE PER GARANTIRE UNA MISCELAZIONE CORRETTA È MISURARE LA VISCOSITÀ. MA COME? Il sensore di torsione wireless TorqSense offre un modo À misurare la viscosità Fonte: Pixabay