Da diversi anni l'implementazione degli ultrasuoniha permesso di compiere importantipassi avanti all'interno di svariati ambiti applicativi,in particolare nel campo dell'ottimizzazioneenergetica. Ecco spiegata in trepunti chiave l'importanza di tale tecnologia:
1. Principio di funzionamento del Metodo SDT rilevamento ultrasuoni passivi
Una fuga di gas con sovra pressione Δp rispetto all'ambiente esterno, provoca un flusso del gas che, ad una certa velocità, assume un carattere di turbolenza e una formazione spontanea di onde acustiche con frequenze tra pochi Hz sino a diverse decine di kHz. Almenol'80% di queste frequenze è superiorealla frequenza max. udibile, per definizione20 kHz, in pratica confinato a 15kHz. L'uomoriesce a captare onde acustiche difficilmentesopra i 14/15 kHz, in un ambiente rumorosoancora meno, e, se si tratta di una intensitàdebole, come quella delle piccole fughe, glisfuggono del tutto. Le onde acustiche udibilisi propagano molto bene nell'aria ambientale:in ambienti a rumorosità normale è difficileindividuarne l'origine. Per contro, gli ultrasuoni(US), per definizione onde acustiche di frequenza > a 20 kHz , hanno tendenza tanto maggiore a propagarsi direzionalmente e longitudinalmente, da una sorgente chele genera a un sensore che le capta, quanto maggiore è la frequenza delle onde acustiche.Di conseguenza, con un rilevatore di USdiviene facilissimo il rilievo di perdite in circuitidi aria compressa, perché oltre a determinarela presenza della perdita, si localizzail punto preciso della fuga per un immediatointervento. Le apparecchiature portatili SDTad US rilevano segnali ultrasonori a 38,4kHz, con una banda passante tra 37 e 42kHz, perché in questo campo vengono benrilevati gli US generati, sia dalle fughe, cheda attriti e rumorosità meccaniche, mentrel'alta direzionalità ne permette una localizzazioneprecisa della sorgente di US, cioè ilpunto di perdita, anomalia meccanica, vibrazione,rumorosità. I segnali vengono visualizzaticon una scala analogica di progressivaaccensione in funzione della intensità,misurati in una scala dBμV (SDT 200 o 270)e resi udibili all'operatore nella cuffia acustica,sono inequivocabili, anche alla presenzadi rumori ambientali diversi.
2. Sensibilità e limitazioni al rilievo di fughecon gli Ultrasuoni
• Limitazione in funzione del rapporto Δp/ area sezione di fuga e sua forma. È evidenteche quanto maggiore è il Δp, tantopiù elevata sarà l'intensità acustica degliUS generata da una fuga, in funzione direttadella velocità del flusso del gas e quindidella turbolenza del movimento, che originagli US, per effetto dell'attrito tra le molecoledel gas. La sezione influisce in rapporto siadell'area che della forma, perchè la velocitàne dipende direttamente con distribuzionidi valori diversi: si creano zone ad elevataturbolenza, con formazione di US, anche mistecon zone a flusso laminare, prive di US.Con la stessa Δp, se si aumenta l'area dellasezione, la velocità scende sino ad un puntoper cui, stabilitosi un regime di moto laminare,non si ha formazione di US, mentre sesi varia la forza, ferme restando Δp e area,si stabilisce un regime laminare senza US,per esempio con variazione da fessura sottilea sezione circolare. Quasi sempre, nel controllo di perdite vere ed effettive, se non si rilevano normalmente, si tratta di micro perdite;se manca la turbolenza il metodo non si può applicare, occorre applicare la tecnica indicata al punto seguente.
• Casi di micro perdite e/o valori di Δp bassi.Per la formazione di ultrasuoni che, in questicasi come visto non si formano, è necessarioapplicare sul bordo esterno della sezionedi fuga un tensioattivo con la funzionedi formare un velo che occluda la sezionedi uscita della fuga. L'effetto del Δp rigonfia sino a rompere il velo con formazione US .Per effetto della tensione superficiale, le parti residue del liquido tendono a riunirsi e ad aggregarsi ad altre minuscole particelle contigue, con riformazione del velo; il fenomeno si riproduce di nuovo in rapida successione,fintantoché il velo non sia evaporato e, naturalmente, il Δp sia mantenuto. Ad ogni scoppio del velo, si accompagnano ultrasuoni,misurati (tra 10 e 50 dBμV), udibili in cuffia come crepitii.
• Modalità operative: quale liquido spruzzare e come. Qualunque liquido che bagni benepolverizzato in minuscole particelle sulla superficieda controllare, in quantità minima,quanto basta per l'esecuzione del test. A livello di semplice umidità, non si occludono che parzialmente le sezioni di fuga, evitando sgocciolature e la necessità di asciugatura. Il liquido sarà spruzzato con una pistola spray con ugello molto fine, che agevola la ricomposizione del velo dopo ogni scoppio.
• Rumori e disturbi parassiti ambientali. Inzona del rilievo con US, o quantomeno du-rante il controllo, non devono essere presentialtre sorgenti di US parassiti. Occorre quindibonificare la zona circostante. L'operazionesi ripaga abbondantemente, dal momentoche la perdita causata da un foro di 1 mm,costa in sola energia € 300/anno. La bonificasi effettua agevolmente con l'impiego dellestesse strumentazioni SDT. Se i controlli sonoripetuti trimestralmente, si possono ottenererisparmi consistenti, tali da ammortizzare lastrumentazione in 6\8 mesi.
3. Pratica operativa dei controlli di ermeticitàcon i rivelatori SDT.
Puntare il sensore sulla zona circostante al pezzo, in varie direzioni, alto, basso e direzione opposta al pezzo, in modo da determinare il valore del rumore ambientale e regolare l'amplificazione in modo tale che le frecce indicatrici di amplificazione del rilevatore SDT 200\270 siano entrambe spente.Iniziare quindi ad ispezionare il pezzo da circaun metro in ogni direzione, per :
• Ricerca e sgrossatura di grosse perdite.Muovendosi nella direzione di max. ampiezza,individuare le diverse fughe, misurandonel'intensità per accertarne unaevidente misura superiore al rumore ambientale.Possono verificarsi due casi: l'incremento del segnale o nessun incremento di segnale.
• Procedura per accertamento di micro perdite.Se lo scopo ultimo del controllo è laricerca di micro perdite, è comunque logicopartire dal punto precedente, essendoassurdo dedicarsi ad una attività più impegnativa,se non viene superato un test piùsemplice. Subito dopo aver spruzzato, procedereall'ispezione delle zone di possibilifughe. Utilizzare, di preferenza, il sensoreflessibile, più maneggevole, avendo cura dipassare la parte sensibile a distanza di 5-10mm dalla superficie ad una velocità di 10-20 mm/sec; contemporaneamente ascoltareattentamente in cuffia, tenendo premutoil pulsante di misura dei dBμV del rilevatoreSDT 200\270. Al minimo "crepitio" fermarsie misurare attentamente i valori deidBμV misurati, con rapida successione diazzeramento con l'SDT 200\270. nel casola perdita sia alta si usa il sensore a parabolafino a una distanza di circa 25\30 mt.Individuata la stessa si raggiunge il puntoin questione e si identifica con il sensoreflessibile il punto perdita sulla circonferenzadella tubazione.Individuato un punto sospetto, dal crepitio in cuffia e dalla variazione di intensità ultrasonora con l'SDT 200\270, si osserverà che il fenomeno si ripete ad intervalli regolari di tempo e di valori, nelle scale di intensità rispettive dello strumento. Tutte lemicro perdite hanno un carattere periodico:se i segnali sono continui si tratta di perditeconsistenti, evidentemente sfuggite a questotipo di controllo.
