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Sensori di livello con diversi principi di misurazione

Informazioni generali relative al controllo del livello e panoramica dei diversi metodi di misurazione

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Different principles of level measurement scheme

Definizione

Il controllo del livello determina il livello di riempimento di liquidi in contenitori industriali, come i serbatoi di processo e di stoccaggio, i silo o i canali aperti. I valori di misurazione vengono pertanto trasformati in segnali elettronici. Il segnale emesso viene integrato all’interno del circuito di regolazione del controllo di processo. Si distingue tra metodi di controllo continui e rilevatore di valori limite. Di seguito verranno spiegati in dettaglio le diverse modalità e i vantaggi dei principi.

Tipi di controllo del livello

Metodi di controllo continui

Controllo del livello ad ultrasuoni

Ultrasonic level scheme
Tipologia di funzionamento secondo il principio degli ultrasuoni

Il trasmettitore emette un’onda ad ultrasuoni verso una superficie. Dalla superficie il segnale viene riflesso. Sulla base del tempo di percorrenza del segnale, l’apparecchio calcola la distanza tra il bordo inferiore del sensore e la superficie. L'influenza dell'atmosfera circostante sulla velocità del suono viene automaticamente compensata dal trasmettitore tramite l'inserimento di valori specifici e la misura della temperatura ambiente.
Se è nota la distanza tra il bordo inferiore del sensore e il fondo di un serbatoio l'apparecchio è in grado di indicare il livello di riempimento. Se si conosce la forma del serbatoio è possibile calcolare anche il volume. Vari filtri per l'eliminazione degli echi ne permettono l'uso anche in contenitori con parti fisse che generano echi di disturbo.
I sensori ad ultrasuoni sono in grado di misurare all’interno di:

  •  liquidi
  •  liquidi pastosi
  •  polvere
  •  materiali sfusi
Campi di applicazione dei sensori ad ultrasuoni

Grazie al principio di misurazione sul quale si basano, i controlli di livello ad ultrasuoni sono adatti a diverse applicazioni. Trovano impiego in vasche aperte e nell’ambito delle acque reflue, nonché in silo o serbatoi di impianti chimici e caseifici.

Sono queste le applicazioni che permettono di apprezzare meglio i vantaggi della misurazione senza contatto. Perché il grado di contaminazione dell'acqua o l'interramento del bacino non influenzano il risultato della misurazione. Inoltre si evita il contatto diretto con il prodotto, il che rende possibili applicazioni con elevati requisiti di igiene.

Vantaggi
  • La misurazione è indipendente dalle proprietà dei liquidi   
  • Adatto per fluidi abrasivi e aggressivi grazie alla misurazione senza contatto

Controllo del livello sulla base del principio radar

Radarprinzip zur Füllstandsmessung
Funzionamento della misurazione radar

Lo strumento di misura radar è costituito da una custodia con elettronica, collegamenti di processo con antenna e un sensore. Dall'antenna del sensore radar vengono emessi brevi impulsi radar della durata di circa 1 ns. Questi vengono riflessi dal prodotto e ricevuti dall'antenna come echi. Le onde radar si propagano alla velocità della luce. Il tempo di percorrenza degli impulsi radar dall'emissione alla ricezione è proporzionale alla distanza e quindi al livello. Il livello così determinato viene convertito in un corrispondente segnale di uscita e indicato come valore rilevato.
I sensori radar sono in grado di misurare in:

  • liquidi
  • liquidi pastosi
  • polvere
  • materiali sfusi
Campi di applicazione dei sensori radar

I sensori di livello sono spesso utilizzati per liquidi aggressivi e condizioni di processo dinamiche, come alte temperature o fluttuazioni di pressione. Come per la misura ad ultrasuoni, anche in questo caso non c’è contatto durante la misurazione. Poiché non c'è contatto diretto con il prodotto, questo principio di misurazione è particolarmente adatto per applicazioni igieniche. I processi di produzione di prodotti yogurt sono controllati in ambiente altamente sterile. Per questo motivo i requisiti di pulizia di tutte le parti a contatto con il prodotto sono estremamente elevati. Di conseguenza sono molto estremi anche i cicli di pulizia, poiché la contaminazione con batteri estranei comporterebbe la perdita dell'intero lotto. Il principio del radar senza contatto non è influenzato dalle variazioni di densità dello yogurt e non subisce alcuna abrasione dalla frutta.

Inoltre, la misura senza contatto è insensibile alle influenze della pressione e del vuoto ed è adatta per il controllo del livello in serbatoi di stoccaggio. Per decomporre la bauxite in questa applicazione, al miscelatore viene aggiunta soda caustica diluita e miscelata con la bauxite. Per permettere uno sfruttamento ottimale del processo, è importante controllare il livello di riempimento entro un determinato intervallo. Il misuratore radar rileva il livello di riempimento attuale e lo trasmette al sistema di gestione. Anche gli agitatori circostanti non interferiscono con la misurazione. Anche l'atmosfera di vapore prevalente è irrilevante.

Vantaggi
  •     elevata precisione dei valori misurati
  •     ideale per condizioni di processo dinamiche

Microonda guidata

Geführte Mikrowelle Füllstandsmessung
Funzionalità del principio delle microonde guidate

Le microonde ad alta frequenza sono guidate lungo un'asta o un cavo d'acciaio. Non appena la superficie del supporto viene raggiunta, queste onde vengono riflesse e ricevute dal sensore. Il livello è determinato sulla base del tempo di percorrenza delle onde e viene indicato come valore misurato.

Rilevamento livello

Interruttore a galleggiante

Float Switch Level Principle
Funzionalità del principio del galleggiante

Il galleggiante consiste in un sensore che "galleggia" sul liquido grazie alla sua bassa densità. All'interno del galleggiante sono presenti un magnete e uno o più contatti reed. Al raggiungimento del livello di riempimento definito, il magnete attiva i contatti reed a causa della galleggiabilità. La misura è indipendente da fattori di influenza, come per esempio la pressione, la temperatura, la conducibilità e la formazione di bolle nel liquido. Questo principio è quindi adatto per diverse applicazioni, come ad esempio per liquidi con formazione di schiuma o superfici dinamiche, nonché misurazioni con un ampio intervallo di temperatura.
I sensori a galleggiante misurano in:

  •   liquidi

Principio del diapason

Tuning Fork Level Scheme
Funzionalità del principio del diapason

All’interno del serbatoio si trova un diapason. Tramite eccitazione piezoelettrica questo vibra ad una frequenza di risonanza meccanica a circa 1200 Hz. La frequenza di oscillazione cambia con il contatto con i liquidi. La variazione di frequenza viene registrata dall'unità elettronica integrata e convertita in un comando di commutazione.

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