I serbatoi di stoccaggio fuori terra sono contenitori che possono contenere grandi volumi di liquido e hanno solitamente un'altezza compresa tra 3 e 10 metri. Funzionano senza pressione, sono disponibili in diverse forme e sono generalmente realizzati in plastica, fibra di vetro o metallo. I serbatoi cilindrici verticali sono i più comuni. A seconda del liquido, possono anche avere un rivestimento interno resistente agli agenti chimici.
Esistono numerose normative ambientali relative alla progettazione e al funzionamento dei serbatoi di stoccaggio di grandi dimensioni, e i serbatoi fuori terra sono soggetti a normative diverse rispetto a quelli interrati. I serbatoi di stoccaggio di grandi dimensioni hanno due sistemi di controllo di base, uno per aggiungere liquido al serbatoio e uno per rimuovere il liquido dal serbatoio. Alcuni hanno anche pareti di contenimento secondarie per prevenire fuoriuscite o perdite, e tutti hanno un buon accesso ai mezzi di trasporto per supportare le consegne.
Il requisito principale per questa applicazione è il monitoraggio del livello del liquido, che consente agli operatori di sapere quando è il momento di riempire il serbatoio e di evitare che trabocchi o si svuoti. I sensori di livello a ultrasuoni sono spesso l'opzione migliore per monitorare il livello del liquido con la massima accuratezza.
Tecnologia
Un'onda sonora di ultrasuoni di breve durata e alta frequenza viene emessa fino a quattro volte al secondo dalla superficie del trasduttore. L'onda sonora rimbalza sulla superficie del liquido e ritorna al trasduttore.
Un sensore di livello a ultrasuoni misura il tempo di volo tra la generazione e la ricezione del suono e lo traduce nella distanza tra la superficie del trasduttore e la superficie del liquido. La distanza viene quindi convertita in una percentuale dell'intervallo misurato e emessa come segnale proporzionale 4-20 mA.
Best practice
Il sensore di livello installato deve avere una visione chiara della superficie del liquido. Ciò significa che lo spazio di misurazione sotto il sensore deve essere libero da ostacoli quali tubi, raccordi, scale o pareti all'interno del serbatoio.
Il trasduttore di livello deve essere posizionato al di sopra del livello massimo del liquido e non deve mai essere immerso durante il normale funzionamento. I serbatoi di stoccaggio alla rinfusa sono spesso situati all'aperto senza alcuna protezione ambientale e sono direttamente influenzati dal calore del sole o dal freddo atmosferico. Pertanto, le differenze di temperatura possono generare condensa all'interno del serbatoio. Ciò si verifica più spesso nella parte alta dell'intervallo di temperatura, ma può verificarsi anche nella parte bassa, con conseguente formazione di goccioline d'acqua o ghiaccio sul trasduttore, che possono influire sulla trasmissione e la ricezione acustica.
In presenza di condensa significativa, selezionare un sensore di livello con un intervallo di misurazione più lungo e potente e applicare uno strato molto sottile di vaselina idrorepellente sulla superficie del trasduttore. Il liquido viene normalmente immesso nei serbatoi di stoccaggio alla rinfusa dalla parte superiore e rimosso dalla parte inferiore. Questo crea tipicamente una superficie del liquido agitata durante il riempimento e una superficie del liquido liscia durante lo svuotamento. A seconda del tipo di liquido e del grado di agitazione, può formarsi della schiuma.
La schiuma assorbe il segnale acustico e può ridurre il campo di misura effettivo del sensore di livello. In presenza di schiuma, il sensore deve essere installato in un tubo di livello per separare la schiuma superficiale dal punto di misura. Un'altra soluzione consiste nell'estendere il tubo di riempimento fino al fondo del serbatoio ed eliminare l'agitazione. Il vapore è normalmente associato a liquidi corrosivi in concentrazioni elevate, ma può essere presente anche in liquidi non corrosivi a temperature elevate. Il vapore assorbe il segnale acustico e può ridurre il campo di misura effettivo del sensore di livello.
In presenza di vapore significativo, selezionare un sensore di livello con un campo di misura più lungo e potente e ventilare adeguatamente il serbatoio. In presenza di acidi vaporosi forti come l'acido cloridrico o nitrico, il sensore di livello dovrebbe anche essere installato in un tubo di livello per massimizzare la potenza del segnale acustico.
Installazione
Esistono diversi modi per montare un sensore di livello in questa applicazione. L'interno di un serbatoio di stoccaggio di grandi dimensioni presenta normalmente pochi ostacoli o attrezzature. La parte superiore del serbatoio può essere piatta, bombata, rotonda o angolata. Individuare una posizione di montaggio in cui il sensore di livello abbia una visione diretta del liquido per l'intero intervallo di misurazione. La posizione deve essere piana, a livello del liquido e accessibile. Per installare il sensore è possibile utilizzare le seguenti attrezzature.
Adattatore per serbatoio
Gli adattatori per serbatoio sono consigliati dove la posizione di montaggio del serbatoio è piana e non in pendenza. Utilizzare un adattatore per serbatoio con attacco a innesto e filettatura, evitando gli adattatori con attacco filettato. Non utilizzare adattatori per serbatoio montati capovolti.
Coupling
A shorter half coupling is preferred over a taller full coupling. Use a coupling that is slip x thread, and avoid thread x thread couplings. If you use a full coupling, it must follow the height and diameter restrictions described under Riser with Flange.
Stand-Pipe
I trasduttori di livello possono essere installati in un tubo di livello per separare la schiuma superficiale, smorzare la turbolenza o massimizzare la potenza del segnale acustico del sensore di livello a ultrasuoni. Non utilizzare un tubo di livello in applicazioni con liquidi sporchi, rivestiti o incrostati che lasciano accumuli di materiale sulla parete interna del tubo.
Il tubo verticale deve essere una sezione continua di tubo liscio senza interruzioni o transizioni. Il diametro interno del tubo deve essere uguale o superiore alla larghezza del fascio del sensore di livello e si raccomandano tubi di diametro maggiore. Per installare il sensore, montare un raccordo filettato a basso profilo sulla parte superiore del tubo.
Appena sotto il giunto, e all'interno della banda morta dei sensori di livello, praticare due fori di sfiato da un quarto di pollice sui lati opposti del tubo. Il tubo deve estendersi fino al fondo del serbatoio, o almeno al di sotto dell'intervallo di misurazione del sensore di livello. Tagliare un angolo di 45º sul fondo del tubo.
Infine, il livello deve essere mantenuto al di sopra del taglio a 45º, in modo che nel tubo sia sempre presente del liquido.
Riser con flangia
I riser lunghi e stretti, che nei serbatoi in fibra di vetro possono anche estendersi di alcuni centimetri all'interno della parte superiore del serbatoio, possono influire sulla trasmissione e sulla ricezione acustica. La superficie interna del montante deve essere liscia e priva di sporgenze, specialmente nella zona sotto la faccia del trasduttore installato.
Si raccomandano riser con diametro di 3" o superiore. Se l'unica opzione disponibile è un riser con diametro di 2", l'altezza del riser e di eventuali collegamenti di montaggio al di sopra di esso non può superare i 5". È necessario prestare attenzione con riser di altezza superiore a 8" e non è consentito l'uso di collegamenti a T all'interno della struttura del riser.
Centro del serbatoio con copertura a cupola
Ove possibile, evitare di installare il sensore di livello a ultrasuoni al centro di un serbatoio con copertura a cupola. La copertura a cupola agisce come un riflettore parabolico che amplifica l'energia acustica e può causare un funzionamento intermittente del trasmettitore di livello a determinati livelli del serbatoio.
Electrical
In tal caso, si raccomanda di utilizzare un'adeguata protezione contro le sovratensioni e un filtro.
Intervallo
Il sensore emette un segnale di corrente da 4-20 mA proporzionale all'intervallo di misurazione del livello all'interno del serbatoio di stoccaggio di grandi dimensioni. Gli utenti in genere impostano 4 mA come livello vuoto o livello basso misurato e 20 mA come livello pieno o livello massimo misurato. Evitare di impostare i setpoint dell'intervallo 4 mA o 20 mA a livelli o in prossimità di livelli dove potrebbero attivarsi pompe, valvole o allarmi.
Interfaccia
Il segnale di corrente 4-20 mA dei sensori di livello è normalmente collegato a un controller locale o a un sistema di controllo centralizzato. Questi dispositivi possono includere un PLC, SCADA, DSC o un controller di livello autonomo.
Qualsiasi dispositivo di controllo è adatto, purché accetti un segnale di corrente 4-20 mA. L'intervallo operativo del controller deve quindi essere programmato in modo da corrispondere al campo di misura del sensore a ultrasuoni, tenendo conto che il setpoint di 4 mA dei sensori è normalmente posto al di sopra della condizione di serbatoio vuoto.
Una volta che l'intervallo operativo del controller è stato configurato con i livelli e le unità di misura corretti, i setpoint dei relè vengono applicati per l'automazione di pompe, valvole o allarmi.
Oltre al sistema primario, è sempre necessario utilizzare un sistema indipendente di allarme di livello alto o di arresto di sicurezza, mentre per la protezione della pompa o del processo è consigliabile un sistema indipendente di allarme di livello basso o di arresto di sicurezza.
Che cos'è un anemometro e cosa misura? Introduzione alla misurazione della velocità dell'aria