Da diversi anni l'implementazione degli ultrasuoni ha permesso di compiere importanti passi avanti all'interno di svariati ambiti applicativi, in particolare nel campo dell'ottimizzazione energetica. Ecco spiegata in tre punti 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. Almeno l'80% di queste frequenze è superiore alla frequenza max. udibile, per definizione 20 kHz, in pratica confinato a 15kHz. L'uomo riesce a captare onde acustiche difficilmente sopra i 14/15 kHz, in un ambiente rumoroso ancora meno, e, se si tratta di una intensità debole, come quella delle piccole fughe, gli sfuggono del tutto. Le onde acustiche udibili si propagano molto bene nell'aria ambientale: in ambienti a rumorosità normale è difficile individuarne 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 che le genera a un sensore che le capta, quanto maggiore è la frequenza delle onde acustiche. Di conseguenza, con un rilevatore di US diviene facilissimo il rilievo di perdite in circuiti di aria compressa, perché oltre a determinare la presenza della perdita, si localizza il punto preciso della fuga per un immediato intervento. Le apparecchiature portatili SDT ad US rilevano segnali ultrasonori a 38,4 kHz, con una banda passante tra 37 e 42 kHz, perché in questo campo vengono ben rilevati gli US generati, sia dalle fughe, che da attriti e rumorosità meccaniche, mentre l'alta direzionalità ne permette una localizzazione precisa della sorgente di US, cioè il punto di perdita, anomalia meccanica, vibrazione, rumorosità. I segnali vengono visualizzati con una scala analogica di progressiva accensione 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 presenza di rumori ambientali diversi.
2. Sensibilità e limitazioni al rilievo di fughe con gli Ultrasuoni
• Limitazione in funzione del rapporto Δp / area sezione di fuga e sua forma. È evidente che quanto maggiore è il Δp, tanto più elevata sarà l'intensità acustica degli US generata da una fuga, in funzione diretta della velocità del flusso del gas e quindi della turbolenza del movimento, che origina gli US, per effetto dell'attrito tra le molecole del gas. La sezione influisce in rapporto sia dell'area che della forma, perchè la velocità ne dipende direttamente con distribuzioni di valori diversi: si creano zone ad elevata turbolenza, con formazione di US, anche mi ste con zone a flusso laminare, prive di US. Con la stessa Δp, se si aumenta l'area della sezione, la velocità scende sino ad un punto per cui, stabilitosi un regime di moto laminare, non si ha formazione di US, mentre se si varia la forza, ferme restando Δp e area, si stabilisce un regime laminare senza US, per esempio con variazione da fessura sottile a 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 questi casi come visto non si formano, è necessario applicare sul bordo esterno della sezione di fuga un tensioattivo con la funzione di formare un velo che occluda la sezione di 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 bene polverizzato in minuscole particelle sulla superficie da 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. In zona del rilievo con US, o quantomeno durante il controllo, non devono essere presenti altre sorgenti di US parassiti. Occorre quindi bonificare la zona circostante. L'operazione si ripaga abbondantemente, dal momento che la perdita causata da un foro di 1 mm, costa in sola energia € 300/anno. La bonifica si effettua agevolmente con l'impiego delle stesse strumentazioni SDT. Se i controlli sono ripetuti trimestralmente, si possono ottenere risparmi consistenti, tali da ammortizzare la strumentazione in 6\8 mesi.
3. Pratica operativa dei controlli di ermeticità con 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 circa un metro in ogni direzione, per :
• Ricerca e sgrossatura di grosse perdite. Muovendosi nella direzione di max. ampiezza, individuare le diverse fughe, misurandone l'intensità per accertarne una evidente misura superiore al rumore ambientale. Possono verificarsi due casi: l'incremento del segnale o nessun incremento di segnale.
• Procedura per accertamento di microperdite. Se lo scopo ultimo del controllo è la ricerca di micro perdite, è comunque logico partire dal punto precedente, essendo assurdo dedicarsi ad una attività più impegnativa, se non viene superato un test più semplice. Subito dopo aver spruzzato, procedere all'ispezione delle zone di possibili fughe. Utilizzare, di preferenza, il sensore flessibile, più maneggevole, avendo cura di passare la parte sensibile a distanza di 5-10 mm dalla superficie ad una velocità di 10-20 mm/sec; contemporaneamente ascoltare attentamente in cuffia, tenendo premuto il pulsante di misura dei dBμV del rilevatore SDT 200\270. Al minimo "crepitio" fermarsi e misurare attentamente i valori dei dBμV misurati, con rapida successione di azzeramento con l'SDT 200\270. Nel caso la perdita sia alta si usa il sensore a parabola fino a una distanza di circa 25\30 mt. Individuata la stessa si raggiunge il punto in questione e si identifica con il sensore flessibile il punto perdita sulla circonferenza della 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 le micro perdite hanno un carattere periodico: se i segnali sono continui si tratta di perdite consistenti, evidentemente sfuggite a questo tipo di controllo.
