Sensori di livello conduttometrico - design e principio di funzionamento

Un compito standard, molto comune nell'industria, in particolare nell'industria alimentare, è segnalare quando è stato raggiunto un certo livello di liquido in un contenitore. Esistono molti metodi per risolvere questo problema, ma il modo più semplice ed economico è utilizzare sensori di livello conduttimetrici.

Tali sensori possono funzionare con successo con liquidi elettricamente conduttivi con una conduttività di 0,2 S / m o superiore. Tali liquidi includono acqua potabile e industriale, soluzioni deboli di basi, acidi, acque reflue e liquidi alimentari (ad esempio lievito o birra).

Il principio di funzionamento dei sensori conduttometrici si basa sul fatto che quando il liquido nel contenitore raggiunge un certo livello, il liquido di lavoro chiude l'elettrodo del sensore al corpo del serbatoio metallico o all'elettrodo aggiuntivo del sensore stesso, provocando un corrente elettrica nel circuito del sensore. Di conseguenza, la chiusura del circuito del sensore provoca l'attivazione del relè, che a sua volta controlla il circuito corrispondente.

In base alle condizioni di temperatura e pressione, i sensori di livello conduttometrico sono sostanzialmente in grado di funzionare a temperature fino a + 350 ° C e pressioni fino a 6,3 MPa, che è determinato dal materiale dell'isolante dell'elettrodo e il produttore indica valori specifici nella documentazione allegata.

Ostacoli al normale funzionamento del sensore conduttometrico possono essere: forte formazione di schiuma del liquido, forte evaporazione del fluido di lavoro, formazione di depositi isolanti sull'elemento sensibile del sensore e depositi conduttivi sul suo isolante. Il produttore cerca di prevenire tutti questi ostacoli scegliendo un materiale più adatto per il sensore.

Diamo un'occhiata alla fisica del flusso di lavoro di un sensore conduttometrico, ovvero toccheremo leggermente l'essenza della conduttometria. La resistenza elettrica della soluzione, rispettivamente — la sua conduttività elettrica, caratterizzano la capacità di una data soluzione di condurre corrente elettrica in una certa misura.

Questi parametri sono fortemente correlati alle proprietà fisico-chimiche del soluto e del solvente: la concentrazione degli ioni disciolti e la loro mobilità, la carica di questi ioni, la temperatura della soluzione, la pressione e molti altri fattori.

La conducibilità elettrica è misurata in Siemens per centimetro (S/cm). La caratteristica delle acque ultrapure e pure è la resistenza espressa in ohm per centimetro (ohm*cm).

Secondo la terminologia della conduttometria, una cella conduttometrica è un elemento sensibile di un sensore, è caratterizzato da una costante di cella.

Nella forma classica, la cella conduttometrica è costituita da due elettrodi paralleli con un'area di diversi centimetri quadrati, che sono immersi in una soluzione, e la distanza tra loro è solitamente di diversi centimetri.

Per ciascuno di questi sensori installati, la costante di cella (s) può essere inserita ed espressa in 1/cm. Oggi, sempre più sensori conduttometrici hanno elettrodi in acciaio inossidabile, mentre le costanti sono diverse.

I sensori di livello di conducibilità possono monitorare uno o più livelli specificati di un fluido conduttivo. E il principio è sempre lo stesso: la conduttività elettrica del liquido differisce dalla conducibilità elettrica dell'aria, che gli elettrodi fissano.I sensori possono essere a elettrodo singolo o multielettrodo, il che consente di monitorare più livelli di liquido.

Nella sua forma più semplice, un sensore di livello conduttometrico è costituito da elettrodi in acciaio inossidabile, uno dei quali funge da comune nel circuito di controllo ed è installato nel contenitore in modo che la sua parte operativa sia in costante contatto con il liquido, in particolare il il corpo conduttivo del contenitore con il liquido può diventare l'elettrodo comune... Altri elettrodi saranno di segnalazione e si trovano a determinati livelli da monitorare.

Nel processo di riempimento del contenitore con liquido, gli elettrodi di segnale vengono successivamente a contatto con questo liquido ei circuiti vengono chiusi uno dopo l'altro. Di conseguenza, le uscite del segnale del dispositivo vengono attivate.

I sensori a elettrodo singolo sono adatti per l'uso in contenitori metallici chiusi o aperti. Le boccole del sensore possono essere in PTFE, ceramica o plastica. Le aste sono in acciaio inossidabile.Nella realizzazione dei sensori viene prestata particolare attenzione alla loro struttura, che deve evitare falsi allarmi dovuti all'accumulo di liquidi.

I sensori di livello conduttometrico a cinque, quattro e tre elettrodi vengono utilizzati per monitorare, come indicato in precedenza, diversi livelli di liquido in un contenitore, anche se le pareti del contenitore non sono conduttive, ovvero sono costituite da un materiale isolante come come plastica.