La misurazione e il monitoraggio accurati dei livelli dei fluidi sono attività fondamentali che richiedono un'attenta valutazione nella scelta della metodologia appropriata per il mezzo e il recipiente di destinazione. È essenziale scegliere un metodo che si adatti bene alle proprietà fisiche del fluido e alle caratteristiche specifiche del recipiente di contenimento.
In generale, esistono sei metodi principali per la misurazione e il monitoraggio del livello dei fluidi. Poiché ogni metodo presenta vantaggi e potenziali svantaggi intrinseci, è importante valutare quale approccio si adatta meglio alla particolare applicazione in questione.
Questi metodi variano in termini di:
- Accuratezza
- Idoneità per diversi tipi di fluidi
- Facilità di installazione
- Requisiti di manutenzione
1. Trasmettitori di livello in continuo
Sensori a galleggiante Questi monitor di livello funzionano utilizzando un galleggiante sospeso nel o sul fluido da un'asta, simile a un'asta di livello, che invia una vibrazione lungo l'asta a un sensore.
Esistono due tipi principali. Nei modelli magnetostrittivi, il galleggiante è dotato di un magnete che interrompe l'impulso elettrico inviato dall'asta dal sensore. La vibrazione di ritorno (impulso di deformazione) viene cronometrata e viene determinato il livello del galleggiante.
I sensori di livello resistivi utilizzano la stessa configurazione di asta e galleggiante magnetico; tuttavia, in questo caso l'asta contiene interruttori reed con resistori. Quando il galleggiante sale e scende, questi interruttori si chiudono e modificano la resistenza del circuito. La resistenza indica la posizione del galleggiante al sensore.
È possibile installare una seconda serie di galleggianti e sensori per misurare i livelli di due liquidi diversi. Ad esempio, se si desidera verificare la presenza di perdite d'acqua in un serbatoio di stoccaggio sotterraneo, è possibile utilizzare due sensori per determinare se un liquido (olio) galleggia su un secondo liquido (acqua).
Queste misurazioni sono accurate. Un vantaggio della misurazione a galleggiante è l'accuratezza nei fluidi schiumosi. Le tecnologie senza contatto, come gli ultrasuoni, possono fornire letture errate in queste condizioni.
Tuttavia, la necessità di contatto comporta alcuni svantaggi. Potrebbe non essere desiderabile entrare in contatto con il fluido. I materiali dell'asta o dei galleggianti potrebbero non essere compatibili con il fluido. Problemi di temperatura e galleggiabilità potrebbero alterare l'accuratezza dei risultati. Infine, lo spostamento dei galleggianti e delle aste in recipienti molto più piccoli può portare a risultati imprecisi.
I trasmettitori di livello a galleggiante in continuo sono appropriati e accurati per le applicazioni tipiche.
2. Trasmettitore di pressione differenziale
Trasduttori di pressione Ampiamente utilizzati in molte applicazioni, i trasmettitori di pressione differenziale possono essere utilizzati per determinare i livelli dei fluidi calcolando la differenza di pressione tra la porta a bassa pressione e quella ad alta pressione nella loro configurazione standard.
La differenza di pressione diventa un'uscita segnale che viene calibrato per indicare il livello del fluido.
3. Celle di carico
Celle di carico Una cella di carico è un trasduttore che misura il peso, una forza meccanica o un carico e genera un segnale di uscita che trasmette i dati da estrapolare in un livello di fluido.
Queste tecnologie spaziano da quelle molto economiche disponibili in commercio a quelle progettate su misura, da quelle facili da installare a quelle complesse. Sarà la vostra applicazione a determinarne l'adeguatezza e l'efficacia in termini di costi.
Il monitoraggio dei liquidi è solitamente di bassa complessità. La forza è unidirezionale, statica e ripetitiva.
Si applicano le variazioni di temperatura e le problematiche relative alle tecnologie di contatto.
Fluid monitoring is usually on the lower end of complexity. The force is one-directional, static and repetitive.
Temperature variance and the issues with contact technologies apply.
4. Trasmettitori di livello radar
Sensori radar a onde guidate Il radar è un metodo senza contatto che prevede il rimbalzo di un impulso elettromagnetico sulla superficie di un fluido e la misurazione del tempo necessario affinché l'impulso ritorni al sensore.
Più veloce è il ritorno dell'impulso, più alto è il livello del fluido.
La misurazione senza contatto presenta i vantaggi di non essere soggetta a particolari restrizioni relative alle caratteristiche del fluido. Tuttavia, il radar funziona al meglio nei serbatoi metallici. Il serbatoio può limitare l'utilizzo di questa tecnologia per determinati fluidi.
I fluidi altamente corrosivi, ad esempio, non possono essere conservati in serbatoi di acciaio. Per questo motivo, il radar potrebbe non essere la scelta migliore.
La tecnologia di rilevamento radar richiede un certo tempo per l'installazione. È necessario installare il software per poter calibrare l'apparecchiatura.
La calibrazione elimina i falsi echi dall'interno del serbatoio.
Queste restrizioni e calibrazioni implicano un altro problema del radar: la portabilità. Se la vostra applicazione richiede la misurazione di molti serbatoi o di un fluido più denso al di sotto di un livello galleggiante, il radar potrebbe non essere la scelta migliore.
I sensori radar possono essere utilizzati in presenza di materiali infiammabili o sporchi e quando la composizione o la temperatura dello spazio di vapore varia. Ad esempio, in una vasca di birrificazione, dove le caratteristiche dell'aria nel serbatoio cambiano man mano che il lievito lavora per rilasciare più CO2 formando uno strato di schiuma. In questa applicazione, nessun altro tipo di sensore funzionerebbe.
5. Capacità a radiofrequenza (RF)
Interruttori di livello a punto singolo con capacità RF La tecnologia RF utilizza le caratteristiche elettriche dei condensatori in un recipiente per mappare i contorni della superficie. Sì, i contorni.
Questa tecnologia può quindi essere utilizzata per determinare i livelli di granuli, fanghi e persino liquidi con densità diverse.
L'apparecchio è simile alla sonda di livello mobile in continuo. Anziché fissare dei magneti, la parete del serbatoio funge spesso da secondo conduttore. Questo metodo definisce l'area di interesse, l'interno del serbatoio, condivisa dai due conduttori. Il volume sarà infine definito come la somma di queste aree lungo la sonda.
La tecnologia si basa sulla capacità elettrica, ovvero la capacità di un conduttore di immagazzinare una carica elettrica, che esiste tra due conduttori. Questa capacità è influenzata anche dal mezzo, il fluido o il materiale non conduttivo da misurare.
L'aria ha un effetto minimo sulla capacità della sonda e della parete del serbatoio. Liquidi e materiali diversi hanno caratteristiche isolanti relativamente elevate.
Poiché la sonda misura proprietà isolanti maggiori rispetto all'aria, segnala la presenza di fluido o materiale a quel livello. Segnala anche la quantità relativa della proprietà isolante, che potrebbe indicare una distribuzione non uniforme sulla superficie.
Uno svantaggio dell'utilizzo di questa tecnologia è l'accumulo di fluido sulla sonda. Senza una corretta manutenzione e pulizia, potrebbero verificarsi letture di livello errate.
La configurazione della sonda e del serbatoio corretti è importante per l'applicazione. Sono disponibili modelli personalizzati adatti alla vostra applicazione.
6. Sensori e trasmettitori di livello ultrasonici per liquidi
Trasmettitore di livello a ultrasuoni Simili ai radar, i sensori a ultrasuoni sono meno sensibili alle caratteristiche del mezzo e alla struttura del serbatoio. Si tratta praticamente di una tecnologia "punta e scatta" per i livelli dei fluidi, in cui è sufficiente una sola lettura.
Trattandosi di una tecnologia senza contatto, è possibile misurare facilmente acidi, prodotti chimici per la stampa e persino acque reflue.
I fanghi e i fluidi schiumosi possono ridurre l'accuratezza di questa tecnologia senza la progettazione di un processo più sofisticato per la raccolta dei dati.
Che cos'è un anemometro e cosa misura? Introduzione alla misurazione della velocità dell'aria