Vale la pena conoscere gli strumenti di misurazione del flusso e i sensori di livello

• Cosa sono i sensori di flusso e di livello?

• Funzionamento dei sensori

• La nostra buona pratica

• Campi di applicazione di sensori di flusso e di livello

Cosa sono gli strumenti di misura del flusso e di livello?

Un sensore di flusso è un dispositivo tecnico utilizzato per determinare la portata di un gas o di un liquido attraverso un tubo in modo sommario o per unità di tempo.
Il termine inglese è Flowmeter.

Le portate vengono determinate per calcolare e controllare correttamente le quantità di liquido o gas per il loro utilizzo o vendita.

Per i processi chimici o per la composizione di sostanze diverse, i singoli componenti devono essere combinati in rapporti di miscelazione precedentemente definiti.

A seconda del compito del monitoraggio e a seconda del mezzo da misurare, si distingue tra flusso volumetrico come volume per unità di tempo, ad esempio alla stazione di rifornimento, o flusso di massa come peso per unità di tempo, ad esempio per un contatore di gas.

Oltre al sensore di flusso sono presenti sensori di livello. È possibile determinare quando liquidi o materiali sfusi hanno raggiunto un livello di riempimento definito (livello di riempimento) in contenitori.

Ciò comprende anche la determinazione di valori inferiori o superamenti di un livello di riempimento. Con questo sensore si distinguono i seguenti metodi di misurazione:

Misurazione continua

I valori misurati vengono emessi in percentuale o in unità di lunghezza, volume o massa in base alla portata o all'altezza del supporto, in modo analogico o digitale.

Misurazione del limite di livello

Viene utilizzato per il monitoraggio dei limiti, ad esempio per evitare il funzionamento a secco o il riempimento eccessivo di un contenitore. L'uscita del valore di misura avviene tramite contatti di commutazione, anche magnetici.

Misurazione di livello combinata

Entrambi i metodi possono essere utilizzati in combinazione. La scelta del processo di misurazione dipende soprattutto da quali supporti devono essere misurati (liquidi o solidi).

Funzionamento dei sensori

Il principio di base fisico si basa sul fatto che la velocità di movimento (e la direzione) di un liquido o di un gas nell'ambiente viene convertita in un segnale elettrico misurabile. A tale scopo si utilizzano diversi sensori, che vengono utilizzati a seconda delle condizioni ambientali e della precisione richiesta.

Sensori magnetici-induttivi

Tramite una bobina viene generato un campo magnetico, in o su cui si muove un oggetto che modifica il campo magnetico. Questo metodo è privo di contatto e di usura. In questo modo è possibile misurare posizioni angolari, percorsi, distanze e velocità. Questo può essere, ad esempio, un galleggiante su un liquido. La sua posizione influenza senza contatto il campo magnetico del sensore induttivo - l'induttanza modificata viene misurata come risultato della misurazione. In un'altra variante, un magnete fissato al galleggiante può azionare uno o più interruttori magnetici (contatti reed).

Sensore di flusso

Con un sensore di flusso vengono utilizzati ingranaggi o eliche, che vengono messi in rotazione quando passa la sostanza da misurare. La velocità di rotazione rappresenta la velocità di flusso, che può essere convertita in volume passante in base alla sezione del tubo. Questo tipo di sensore può anche essere chiamato sensore di flusso.

Sensori capacitivi

Un sensore capacitivo utilizza la variazione della capacità elettrica, quando un liquido agisce come una piastra del condensatore o come dielettrico di un condensatore, il che modifica la capacità del condensatore così formato in caso di variazione del livello di riempimento.

Altri sensori

Sono state sviluppate altre tecniche di rilevamento, soprattutto per applicazioni industriali con requisiti elevati per una misurazione precisa. Questi includono, tra l'altro:

• I misuratori di portata a ultrasuoni determinano la velocità del mezzo con l'ausilio di onde acustiche
• Misurazione del flusso con dispositivi a farfalla come aperture o tubi di misurazione
• Anemometro per la determinazione della velocità di un elemento.
• Laser-Doppler come metodo di misurazione ad alta precisione, soprattutto nella ricerca e nello sviluppo

La nostra buona pratica

In condizioni speciali devono essere rispettate le disposizioni relative alla protezione antiesplosione EX o al dispositivo di sicurezza da sovraccarico. A tale scopo sono disponibili diverse linee guida tecniche specifiche del settore e divisioni per dispositivi approvati.

Inoltre, mantenere i tempi di verifica, manutenzione e sostituzione per i sensori di flusso e di livello.

Campi di applicazione di strumenti di misura del flusso e sensori di livello

Non c'è quasi un'area in cui i dispositivi possono funzionare senza il monitoraggio di quantità o livelli di liquidi o di gas. In questo caso si possono citare:

Domotica

Il consumo di acqua, gas e corrente deve essere determinato in modo preciso per la fatturazione, per il quale vengono utilizzati più sensori. A tale scopo, i contatori di acqua e gas vengono utilizzati come contatori di volume. Per evitare irregolarità e manomissioni, i dispositivi sono protetti e devono essere sostituiti a intervalli previsti dalla legge. I filtri dell'acqua come parte della tecnologia domestica misurano con un sensore il volume di flusso della quantità d'acqua, per indicare il momento in cui si cambia il filtro o si ricarica il decalcificante.

Macchine per caffè, lavatrici e lavastoviglie dispongono di sensori di livello per controllare con precisione la quantità d'acqua necessaria per il rispettivo processo. Allo stesso modo, un sensore emette avvisi quando, ad esempio, il contenitore di una macchina per il caffè è pieno o quando l'acqua non è entrata nella lavatrice per avviare la procedura di lavaggio effettiva.

Tecnologia automobilistica

Ogni automobile ha bisogno di diversi liquidi, ad esempio carburante, olio e liquido di raffreddamento. Livelli di liquido errati o troppo bassi possono causare danni notevoli ai veicoli.
Le auto sono quindi dotate di diversi sensori di livello e flusso, che monitorano con precisione il livello di carburante e di acqua di raffreddamento, il riempimento olio motore e olio cambio, il livello di riempimento con liquido dei freni e detergente per parabrezza o la quantità d'aria per il processo di combustione nel motore.

Industria

Per l'applicazione industriale di misure di flusso e di livello, sono richiesti requisiti speciali per ogni sensore utilizzato per il monitoraggio. In questo caso si usano spesso sostanze particolarmente liquide o estremamente resistenti e dense e agenti chimici aggressivi. Inoltre, spesso è necessario soddisfare elevati requisiti termici e meccanici per la resistenza alla pressione, agli urti e alle vibrazioni.

Meteorologia

Nel settore meteorologico, la misurazione del livello viene utilizzata, ad esempio, per la determinazione automatica del livello di precipitazioni.