Che cos'è un misuratore di livello a ultrasuoni
Un misuratore di livello a ultrasuoni determina la distanza dalla superficie del contenuto di un serbatoio, di un silos o di un canale a pelo libero cronometrando un impulso sonoro che raggiunge la superficie e ritorna. Il trasduttore è montato al di sopra del prodotto e non lo tocca mai: è qui il senso dell'intera tipologia. Nessuna parte viene bagnata, nulla si corrode e nulla va pulito. Quando un vaso contiene acque reflue, un prodotto chimico, un prodotto alimentare o una polpa, è quasi sempre questa assenza di contatto a far preferire gli ultrasuoni a un galleggiante, a una sonda o a un trasmettitore di pressione.
Un solo strumento copre un ventaglio molto ampio di applicazioni, perché alla misura non importa di quale superficie si tratti. L'acqua in un pozzetto, l'acido in un serbatoio di stoccaggio, il cereale in un silos, il livello di un fiume sotto un ponte e il contenuto di un piccolo vaso di dosaggio sono tutti misurati con lo stesso principio: cambiano solo il campo di misura, il montaggio e il materiale del trasduttore. Le esecuzioni costruttive più pratiche aggiungono un display incorporato e un'uscita seriale, e una variante invia la lettura sulla rete cellulare per i siti privi di qualsiasi cablaggio.
Questa pagina riguarda la configurazione della tipologia: come campo di misura, distanza cieca e angolo del fascio limitino insieme i punti di montaggio disponibili, quando serve un'esecuzione monoblocco piuttosto che separata, e come si distingua dal misuratore di livello radar che viene richiesto per la stessa applicazione.
Come misura un misuratore di livello a ultrasuoni
Il trasduttore trasmette e riceve. Una raffica sonora viene emessa verso il basso, si riflette sul salto di densità che la superficie del mezzo rappresenta e ritorna; il tempo tra emissione e ricezione dà la distanza, e sottraendola dall'altezza di montaggio si ottiene il livello. Poiché la velocità del suono nell'aria varia con la temperatura, uno strumento di questo tipo incorpora un sensore di temperatura e corregge il cronometraggio in funzione di essa: è per questo che la temperatura di installazione fa parte della specifica e non è un dettaglio ambientale.
Ne discendono tre vincoli geometrici che, presi insieme, decidono se un dato vaso può essere misurato affatto. Il primo è la distanza cieca: subito sotto il trasduttore lo strumento non riesce a separare la propria emissione dall'eco che ritorna, quindi una fascia sotto la faccia non è misurabile e il livello massimo che il vaso può raggiungere deve restarle al di sotto. Il secondo è l'angolo del fascio: l'impulso si allarga viaggiando, perciò su un vaso alto e stretto il fascio può colpire la parete o un accessorio interno e rimandare un'eco falsa. Il terzo è la distanza dalla parete: per un dato campo di misura esiste un minimo tra trasduttore e parete, perché l'eco della parete arriva a un tempo vicino a quello della superficie.
Sono questi tre vincoli a far specificare la tipologia a partire dal disegno del vaso, e non da un solo intervallo di livello. Un campo di misura indicato senza l'altezza di montaggio, la distanza cieca e gli ostacoli interni non identifica ancora nessuno strumento.
Opzioni di configurazione
La maggior parte della specifica è definita da queste decisioni e non dalla classe di accuratezza. Ognuna vincola la successiva, ed è per questo che si chiariscono in ordine.
| Configurazione | Opzioni da definire | Cosa decide davvero |
| Forma dello strumento | Monoblocco, con trasduttore ed elettronica in un unico corpo, oppure separata, con i due elementi collegati da cavo | Dove si possono raggiungere e leggere l'elettronica e l'indicatore. Una versione separata mette l'indicatore all'altezza degli occhi e il trasduttore sul vaso, che è la disposizione usuale quando la sommità del vaso non è accessibile o lo spazio sopra è ristretto. |
| Campo di misura | Uno o più campi di misura, ciascuno con la propria distanza cieca | L'altezza del vaso che si può coprire e la fascia sotto il trasduttore che non è utilizzabile. A un campo maggiore corrisponde di solito una distanza cieca maggiore, quindi un vaso alto e un vaso con un livello massimo elevato non sono la stessa richiesta. |
| Materiale del trasduttore | Facce per impiego generale e facce resistenti alla corrosione | Se lo strumento sopravvive all'atmosfera che sta sopra il mezzo, cosa che si decide separatamente da quanto il mezzo stesso sia aggressivo. |
| Montaggio | Disposizioni con flangia, con filettatura, con staffa o in apertura | Come il trasduttore viene tenuto all'altezza giusta e perpendicolare alla superficie, e se il vaso può essere aperto per installare il raccordo. |
| Uscite | Uscite analogiche, a relè e seriali, in combinazioni diverse | Se la lettura deve pilotare un display, un allarme, una pompa o un sistema di controllo. Il numero di relè disponibili decide quante azioni uno strumento può compiere. |
| Comunicazione | Un'uscita seriale su cavo, o un collegamento radio disponibile in aggiunta | Se il sito dispone di un cablaggio e se la lettura deve essere vista a distanza. |
| Alimentazione | Bassa tensione in corrente continua, o rete alternata dove si usa la versione separata | Se presso il vaso esiste un'alimentazione, che spesso è il fattore decisivo su un sito remoto. |
| Display e indicazione locale | Display incorporato, oppure indicatore separato | Se qualcuno legge il livello sul vaso, o soltanto in sala di controllo. |
Come scegliere un misuratore di livello a ultrasuoni
| Criterio | Perché determina la risposta | Come chiarirlo prima della richiesta |
|---|
| Altezza del vaso e livello massimo | Il campo di misura deve coprire l'escursione di lavoro e l'estremo superiore di questa deve restare libero dalla distanza cieca | Indichi l'altezza del vaso e il livello massimo raggiunto dal prodotto, non l'altezza del vaso soltanto. |
| Diametro del vaso e accessori interni | Il fascio si allarga viaggiando, quindi la distanza dalla parete e tutto ciò che sporge decidono se ritorna un'eco pulita | Descriva la forma del vaso e cosa contiene, inclusi agitatori, scale interne, serpentini di riscaldamento e tubi di riempimento. |
| Punto di montaggio e accessibilità | Decidono insieme la forma dello strumento, il campo di misura e se l'elettronica è leggibile in loco | Comunichi dove lo strumento può essere fissato e se la sommità del vaso è raggiungibile. |
| Atmosfera sopra il mezzo | Vapori, condensa, polveri e schiuma modificano l'eco di ritorno ciascuno in modo diverso rispetto all'aria pulita | Indichi i vapori presenti, la temperatura e se si forma condensa o schiuma sulla superficie. |
| Intervallo di temperatura | La velocità del suono cambia con la temperatura, quindi l'intervallo delle condizioni d'uso fa parte della selezione | Comunichi la temperatura di esercizio e quella estrema allo strumento. |
| Se la lettura è locale o remota | Determina le uscite, la comunicazione e la disposizione dell'alimentazione | Indichi dove deve comparire la lettura e cosa deve agire su di essa. |
Se qualcuno di questi punti è ancora aperto, invii quanto è già noto. Un preventivo può essere emesso sulla base della descrizione dell'applicazione e precisato quando i punti in sospeso saranno chiariti.
Le alternative più vicine
Questi sono i tipi in cui una richiesta per un misuratore di livello a ultrasuoni si risolve di solito, e il punto in cui la scelta si decide davvero.
| Alternativa più vicina | Cosa lo distingue da un misuratore di livello a ultrasuoni |
| Misuratori di livello radar | Anch'essi montati senza contatto sopra il mezzo, lavorano sulle microonde e sono in larga parte indifferenti ai vapori, agli strati di temperatura e alle polveri che disturbano un impulso acustico. Il radar è la risposta per un vaso caldo, polveroso o carico di vapori, e tra i due è di solito quello di costo maggiore. |
| Trasmettitori di livello idrostatici | Si trovano sul fondo del vaso, dentro o sopra di esso, e ricavano il livello dalla colonna di liquido che hanno sopra. Non risentono di schiuma, vapori e accessori interni, chiedono un mezzo di cui si conosca la densità e che resti stabile, e vengono bagnati: è questo il limite rispetto alle tipologie senza contatto. |
| Sensori di livello capacitivi | Sono sonde la cui capacità varia con il mezzo che le circonda. Semplici per un punto e per i vasi piccoli, ma penalizzate dai depositi che crescono sulla sonda. |
| Sensori di livello a galleggiante | Sono displacatori che seguono la superficie. Meccanicamente semplici e indipendenti da schiuma e vapori, ma le parti mobili si sporcano e danno un punto o una fascia breve, non una misura continua. |
| Indicatori di livello magnetici | In essi un galleggiante dentro una camera muove una colonnina magnetica all'esterno e dà un livello visibile in loco senza bisogno di alimentazione. Sono una lettura e non un segnale, e la camera viene bagnata. |
| Trasmettitori di livello a ultrasuoni | Sono la stessa misura confezionata per trasmettere anziché per indicare in loco, la forma che si sceglie quando la lettura serve soltanto come segnale. |
Il confine tra ultrasuoni e radar di solito lo tracciano l'atmosfera sopra il mezzo e la temperatura, non il campo di livello, che entrambi coprono.
Cosa includere nella richiesta
La prima risposta può essere un preventivo anziché una serie di domande, se la richiesta le contiene. Dove un valore non è noto, invii la descrizione del compito di misura e confermeremo ciò che implica.
- Altezza e diametro del vaso, livello massimo e minimo raggiunti in esercizio
- Il mezzo, e i vapori o le polveri che sta sopra
- Temperatura di esercizio e temperatura estrema allo strumento
- Se si formano schiuma, condensa o turbolenza sulla superficie
- Gli accessori interni e quanto vicino alla parete può essere montato lo strumento
- Se lo strumento deve essere letto in loco, o soltanto come segnale
- Uscite richieste e cosa le leggerà
- Se presso il vaso esiste un cablaggio, o se serve un collegamento senza fili
- Alimentazione disponibile nel punto di installazione
- Quantità, porto di destinazione e data di consegna richiesta
