Come scegliere un sensore di livello

In tutti i processi industriali che prevedono lo stoccaggio di prodotti in serbatoi, silos, cisterne e altri contenitori di questo tipo, sorge la necessità di determinare il livello del prodotto al loro interno o eventualmente di rilevare il raggiungimento di un livello predefinito. Sono queste le funzioni, rispettivamente, dei rilevatori di livello e dei sensori di livello. Sebbene i due termini siano molto simili, designano però due dispositivi diversi, usati in circostanze diverse: il rilevatore di livello effettua una misura puntuale, indicando la presenza o l’assenza di prodotto a un dato livello, mentre il sensore effettua una misura continua e fornisce informazioni in tempo reale sul livello del prodotto. Il primo viene utilizzato quindi per impostare un allarme o per attivare un’azione al raggiungimento di un livello predefinito.

Esistono peraltro diverse tecnologie di misura di livello, ognuna con i suoi vantaggi e svantaggi,. La scelta, di conseguenza, dipenderà dall’applicazione prevista.

Sensori di livello: vedi i prodotti

  • Sensori di livello: quale scegliere?

    Sensori di livello VEGA

    Per scegliere la tecnologia più adatta è necessario conoscere il tipo di prodotto da misurare e, più precisamente, se tale prodotto sarà liquido, pastoso o solido. Qualora si tratti di un liquido, ad esempio, sarà opportuno tenere in considerazione altre caratteristiche del liquido in questione, ad esempio il fatto che della schiuma si possa o no formare sulla sua superficie.

    Le tecnologie di misurazione di livello si suddividono in due categorie principali: con contatto e senza contatto tra il sensore e il prodotto. Le tecnologie senza contatto sono da preferirsi qualora la misurazione avvenga in condizioni operative estreme o su prodotti aggressivi. La misurazione di livello senza contatto ha anche il vantaggio di non presentare alcun rischio di contaminazione del prodotto.

    Come per qualsiasi altro sensore, anche per i sensori di livello il campo di misura è un criterio importante. In particolare, non si dovrà tener conto solo del campo di misura, ma anche della posizione del sensore rispetto alla superficie del prodotto. Ad esempio, se prevediamo di installare un sensore in cima ad un silo e quel sensore si trova ad un metro dall’altezza massima del prodotto, per calcolare il campo di misura richiesto sarà necessario aggiungere quel metro al campo di livello che vogliamo misurare.

    Il sensore di livello , inoltre, deve essere resistente alle condizioni di pressione e temperatura di processo ed avere un segnale di uscita compatibile con la catena di misura: uscita analogica o digitale, visualizzazione o meno, esistenza di un relè di uscita, ecc.

    Tipo di sensore Tipo di fluido Vantaggi Svantaggi
    Sensore galleggiante
    • Liquidi
    • Misurazione precisa
    • Insensibile a schiuma e viscosità
    • Prezzo basso, nessuna manutenzione
    • Sensibile alle ondulazioni della superficie
    • Piccolo campo di misura (< a 1 m)
    • Non adatto a prodotti corrosivi
    Sensore idrostatico
    • Liquidi
    • Misurazione precisa
    • Insensibile a schiuma e viscosità
    • Facile da installare
    • Ampio range di misura
    • Manutenzione regolare
    • Svuotamento del serbatoio per il montaggio, lo smontaggio e la manutenzione del sensore
    Sensore radar
    • Liquidi
    • Solidi
    • Materiali pastosi
    • Misurazione senza contatto
    • Esente da manutenzione, facile da installare
    • Misurazioni molto precise
    • Range di misurazione regolabile
    • Resistente alle alte temperature (fino a 450°C)
    • Sensibile ai materiali elettroconduttivi
    Sensore radar guidato
    • Liquidi
    • Solidi
    • Materiali pastosi
    • Misurazione senza contatto
    • Misurazioni molto precise
    • Insensibile alle turbolenze superficiali del prodotto
    • Insensibile alle condizioni ambientali
    • Ampio range di misura
    • Sensibile ai materiali elettroconduttivi
    Sensore a ultrasuoni
    • Liquidi
    • Solidi
    • Misurazione senza contatto
    • Misurazione precisa
    • Autopulente, esente da manutenzione
    • Ampio range di misura
    • Facile da installare
    • Sensibile alle variazioni di temperatura
    • Sensibile a pressioni e temperature estreme
    • Non adatto a prodotti schiumosi o che liberano polvere
    • Sensibile ai materiali elettroconduttivi
    Sensore capacitivo
    • Liquidi
    • Prodotti granulari
    • Polveri
    • Facile da installare
    • Resistente a temperature e pressioni molto elevate
    • Robusto
    • Insensibile ai prodotti viscosi e aderenti
    Sensore radiometrico
    • Tutti i tipi di fluidi
    • Adatto a tutte le applicazioni
    • Misurazione senza contatto
    • Insensibile alle caratteristiche del prodotto
    • Resistente ai prodotti aggressiivi
    • Resistente a temperature e pressioni estreme
    • Tecnologia costosa
    • Manutenzione regolare
  • Quando scegliere un sensore di livello a galleggiante?

    Sensore di livello a galleggiante WIKA

    Sensore di livello a galleggiante WIKA

    Il principio di funzionamento dei sensori di livello a galleggiante è relativamente semplice: il galleggiante è a diretto contatto con il liquido e si muove lungo un’asta verticale, seguendo le variazioni di livello. Per conoscere il livello del liquido, è sufficiente dunque misurare la posizione del galleggiante sull’asta.

    Si tratta di sensori precisi, che utilizzano una tecnica semplice e di provata efficacia. La misurazione, peraltro, non è influenzata dalla viscosità del liquido o dalla presenza di schiuma sulla sua superficie. Tuttavia, è sensibile alle turbolenze sulla superficie del liquido, come le ondulazioni. Questi sensori hanno un prezzo basso e non richiedono una manutenzione regolare, ma presentano lo svantaggio di non potere essere usati per misurare il livello di fluidi corrosivi.

    Il loro campo di misura, inoltre, è limitato alla lunghezza dell’asta ed è normalmente inferiore a un metro.

  • Quando scegliere un sensore di livello idrostatico?

    Sensore di livello idrostatico BinMaster

    I sensori di livello idrostatici sono sensori di pressione immergibili. Misurano la pressione idrostatica, che è proporzionale all’altezza del liquido sopra il sensore. Questa tecnologia può essere utilizzata solo con prodotti liquidi.

    I sensori di livello idrostatici offrono un ampio campo di misura e non risentono dell’eventuale formazione di schiuma sulla superficie del liquido. La misura, tuttavia, dipende dalla densità del liquido e dalla pressione all’interno del serbatoio. Si tratta di una tecnologia precisa e facile da installare (il sensore è solitamente installato sul fondo del serbatoio), ampiamente utilizzata nell’industria agroalimentare e negli impianti di trattamento delle acque. Tuttavia, richiede una manutenzione regolare: al fine di evitare errori di misura è infatti necessario  rimuovere i sedimenti che si accumulano sulla membrana . Per finire, ricordiamo che per installare, disinstallare o riparare un sensore sul fondo del serbatoio, quest’ultimo dovrà prima essere svuotato

  • Quando scegliere un sensore di livello radar?

    Sensore di livello radar AMETEK Drexelbrook

    I sensori di livello con radar vengono installati sulla parte superiore del serbatoio, più in alto rispetto al prodotto. Il dispositivo invia le microonde alla superficie del prodotto, che le riflettono verso il sensore. Dalla misurazione del tempo trascorso tra l’emissione dell’onda e la ricezione dell’onda riflessa, è possibile calcolare la distanza tra il sensore e la superficie del prodotto e determinare così il livello del prodotto in questione.

    Il vantaggio principale dei sensori radar è che possono misurare il livello di tutti i tipi di prodotti (liquidi, paste, solidi, ecc.) ad eccezione degli elettroconduttori. Inoltre, sono estremamente precisi e insensibili alle proprietà del prodotto (temperatura, pressione, densità, conducibilità, ecc.)

    Poiché effettuano una misurazione senza contatto, i sensori di livello radar possono essere usati in condizioni ambientali aggressive, per misurare prodotti abrasivi, corrosivi, ecc.

    Un ulteriore vantaggio di questi sensori è la loro accessibilità: i sensori di livello con radar, infatti, vengono normalmente collocati al di sopra del livello massimo del prodotto, solitamente nella parte superiore del serbatoio, e proprio per questo possono installati e disinstallati senza che sia necessario svuotare preventivamente il serbatoio.

    Esiste inoltre una variante di questa tecnologia: i cosiddetti sensori radar ad onde guidate. Il loro principio di funzionamento è lo stesso degli altri sensori radar, con la differenza che le microonde sono guidate da un’asta o da un cavo immersi nel prodotto. Questi sensori, di conseguenza, sono meno sensibili alle turbolenze, soprattutto superficiali, del prodotto (ad es. agitazione, schiumatura, accumulo conico di granuli, ecc.) e agli elementi all’interno del serbatoio (elementi strutturali o superfici riflettenti).

  • Quando scegliere un sensore di livello ad ultrasuoni?

    Sensore di livello ad ultrasuoni Microsonic

    Come i sensori di livello radar, i sensori di livello ad ultrasuoni vengono installati sopra il prodotto ad una certa distanza da esso. Il loro principio di funzionamento, peraltro, è simile a quello dei sensori radar: il sensore emette delle onde ultrasoniche che vengono poi riflesse dalla superficie del prodotto. A quel punto, misurando il tempo di transito dell’onda dall’emissione alla ricezione dell’onda riflessa, è possibile calcolare la distanza fra il sensore e la superficie del prodotto e, quindi, il livello del prodotto.

    Questa tecnologia di misurazione senza contatto presenta gli stessi vantaggi dei sensori radar, è cioè facile da installare e disinstallare e non richiede lo svuotamento del serbatoio.

    Ha, però, un vantaggio rispetto alla tecnologia radar: le vibrazioni ultrasoniche emesse dal sensore garantiscono una costante autopulizia ed evitano l’ostruzione del sensore, che altrimenti potrebbe essere causata, ad esempio, da depositi di particelle solide.

    Questi sensori offrono anche un ampio campo di misura, che ne consente l’impiego in numerose applicazioni.

    I sensori ad ultrasuoni trovano impiego sia per misurare il livello dei liquidi che dei solidi, ma non sono adatti ai prodotti che possono formare schiuma o rilasciare polvere: schiuma e polvere, infatti, possono assorbire parzialmente l’onda e interferire di conseguenza con la misurazione. Inoltre, essendo sensibili alle variazioni di temperatura, questi sensori non sono adatti al funzionamento ad alte temperature e pressioni.

  • Quando scegliere un sensore di livello capacitivo?

    Sensore di livello capacitivo UWT

    Il sensore di livello capacitivo funziona come un condensatore elettrico: il sensore corrisponde in pratica a una delle piastre del condensatore e la parete del serbatoio all’altra. Il valore di capacità di questo insieme, quindi, dipende direttamente dal livello del prodotto nel serbatoio.

    Particolarmente robusti, i sensori capacitivi resistono a temperature e pressioni molto elevate. Sono anche facili da installare, adatti alla misurazione di livello di prodotti liquidi, in granuli e in polvere, e garantiscono una buona affidabilità anche con prodotti viscosi o altamente adesivi. Inoltre, a differenza dei sensori a ultrasuoni e dei sensori radar, i modelli capacitivi non sono sensibili ai prodotti elettroconduttivi.

    Questi dispositivi trovano ampio impiego nell’industria chimica, alimentare e di trasformazione delle materie plastiche.

  • Quando scegliere un sensore di livello radiometrico?

    I sensori di livello radiometrici si avvalgono di una sorgente radioattiva e di un sensore. Vanno posizionati su lati opposti del serbatoio in modo che il fascio di raggi gamma emesso dalla sorgente passi attraverso il contenuto del serbatoio per poi essere intercettato dal sensore. Il grado di attenuazione dei raggi gamma è direttamente proporzionale alla quantità di massa attraversata dal fascio e quindi al livello del prodotto nel serbatoio.

    Il principale vantaggio di questo tipo di sensore è che può essere utilizzato per qualsiasi applicazione. Essendo installato all’esterno del serbatoio (i raggi gamma passano attraverso le sue pareti), effettua la misurazione senza contatto, in modo non intrusivo, e può essere installato e disinstallato senza interrompere il processo di produzione. Il sensore è peraltro insensibile alle caratteristiche del prodotto e, di conseguenza, può essere utilizzato con fluidi aggressivi e in condizioni estreme di temperatura e pressione.

    È una tecnica affidabile e, nonostante l’uso dei raggi gamma, non comporta rischi per i lavoratori.

    Tuttavia, a causa del costo molto elevato, questa tecnologia viene utilizzata solo quando sia da escludersi l’uso di un altro tipo di sensore.

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