Regolatore di pH e ORP in linea da quadro

Un analizzatore di pH è lo strumento che trasforma l’acidità in qualcosa su cui un sistema di controllo può agire. Sta in linea o sulla parete della vasca, legge in continuo attraverso un elettrodo di vetro e tiene un’uscita in corrente che una pompa di dosaggio, un regolatore o un registratore possono seguire. Questa gamma copre tre regolatori da quadro costruiti sulla stessa chimica d’elettrodo: una fascia alta da 4,3 pollici con due uscite isolate e un contatto dedicato alla pulizia, e due fasce da 2,8 pollici che portano la stessa accuratezza di pH in casse più piccole con una sola uscita.

Le fasce si leggono più facilmente come una decisione sull’involucro e sul circuito che non sulla misura. Tutti e tre leggono il pH a ±0,02 e tutti e tre accettano gli stessi elettrodi. Ciò che cambia sotto la fascia alta è quanti valori lo strumento possa trasmettere insieme, quanti contatti offra e quanto spazio occupi a quadro.

Cosa misura il regolatore

La misura primaria è il pH. Dietro di essa ce n’è una seconda, l’ORP, che lo stesso strumento legge quando è montato un elettrodo ORP al posto di uno di pH. Le due non sono varianti l’una dell’altra: il pH riferisce l’attività degli ioni idrogeno su una scala logaritmica, mentre l’ORP riferisce in millivolt la tendenza della soluzione a ossidare o ridurre. Una corrente clorata può tenere un pH stabile mentre il suo ORP si muove, quindi un circuito di disinfezione e uno di neutralizzazione misurano cose diverse anche quando stanno sullo stesso impianto.

La fascia alta estende il campo di pH a -(2,0016,00) e supporta un elettrodo in antimonio, che conta in acidi forti e alcali forti dove una membrana di vetro non sopravviverebbe. Le due fasce più piccole lavorano su 014 pH. Sul lato ORP la fascia alta arriva a ±2000 mV, quella economica è limitata a -1000~+1000 mV e quella intermedia copre quell’escursione con ±2000 mV disponibili su richiesta.

Come lavora la misura

Un elettrodo di misura in vetro e un elettrodo di riferimento formano una cella elettrochimica, e la tensione ai suoi capi dipende dall’attività degli ioni idrogeno della soluzione che li separa. La risposta è logaritmica, quindi un variare fisso in millivolt corrisponde a un variare fisso di pH e non a uno proporzionale. Il regolatore trasforma quella tensione in un valore di pH per mezzo di una taratura stabilita su soluzioni tampone di pH noto, e applica una compensazione di temperatura perché la risposta dell’elettrodo sia corretta alla temperatura effettivamente misurata.

Ne seguono tre conseguenze, e tutte e tre contano più dell’elettronica. La prima è che la misura è un confronto, quindi la metà di riferimento della cella conta quanto la metà di misura: una giunzione di riferimento parzialmente ostruita o esaurita si annuncia come una lettura che deriva o risponde lentamente, e nessuna ritaratura la corregge. La seconda è che la membrana di vetro è un consumabile: invecchia, si disidrata se la si lascia asciugare, ed è attaccata dall’acido fluoridrico e dai caustici forti a temperatura elevata. La terza è che la compensazione di temperatura corregge l’elettrodo e non il processo: dove il pH del processo si sposta davvero con la temperatura, la compensazione segue la risposta dell’elettrodo e riferisce il pH reale a quella temperatura, che è un’affermazione diversa dal pH contro il quale la specifica è stata scritta.

La disposizione di compensazione cambia per fascia. La fascia alta offre la compensazione manuale più quella lineare automatica, con compensazioni dedicate per acidi, alcali e acque pure per le correnti dove un solo modello lineare non è abbastanza accurato. La fascia intermedia accetta un sensore NTC10K o Pt1000 e quella economica un NTC10K, entrambe su un campo da -10 a 130 °C. Su ogni fascia il campo utilizzabile è fissato dall’elettrodo montato, e il materiale non fornisce una tabella di temperature per la gamma di elettrodi.

Come scegliere fra le tre fasce

Si parta dal circuito e non dal pannello. Se l’installazione deve trasmettere un valore e commutare un carico, le fasce più piccole fanno tutto il lavoro in un foro da 96 x 96 mm o da 100 x 100 mm. Se il pH e un secondo valore devono entrambi essere trasmessi, sono le due uscite isolate della fascia alta a renderlo possibile senza un secondo strumento, e i suoi tre contatti, due di allarme e uno di pulizia, consentono di sequenziare un getto o una spazzola di pulizia senza usare un relè di allarme.

Poi si verifichi l’alimentazione, perché le tre fasce non sono intercambiabili su quel punto. La fascia alta accetta AC (85265) V o DC (21,626,4) V, quindi funziona su ciò che il quadro offre. Quella economica prende AC 220 V ±10% a 50 Hz o DC 24 V, e quella intermedia AC 220 V ±10% a 50 o 60 Hz o DC 24 V ±20% con una potenza assorbita non inferiore a 6 W. Il materiale avverte espressamente che non vanno confuse, e un quadro alimentato fuori dai campi più stretti avrà bisogno della fascia alta o di un’alimentazione separata.

Poi si chiuda la questione del pannello. Le tre casse sono di dimensioni diverse e le cornici frontali non sono intercambiabili, quindi il foro va deciso prima che il pannello sia realizzato. Materiale della cassa, guarnizione e grado di protezione non sono dichiarati nel materiale, cosa che conta su una parete lavata a getto.

Come scegliere l’elettrodo

Il regolatore è solo metà del circuito, e nella maggior parte delle installazioni è l’elettrodo a decidere se la misura funziona. Il materiale elenca una gamma parziale di elettrodi abbinati, un modello con corpo in plastica per il lavoro continuo in linea e cinque modelli in vetro per la qualità generale delle acque, senza una tabella di parametri per nessuno di essi. Campi, limiti di temperatura, limiti di pressione e filettature di raccordo vanno quindi confermati modello per modello invece di essere letti su questa pagina.

Quattro domande decidono l’elettrodo, e vale la pena rispondervi prima che lo strumento sia ordinato. Cosa c’è nel mezzo: acido fluoridrico, caustici forti, solfuri, oli, proteine e solidi grossolani attaccano ciascuno una parte diversa della cella. A quale temperatura lavora, inclusi i cicli di pulizia o di sterilizzazione, perché questo guida insieme la scelta dell’elettrodo e la sua durata. Qual è la pressione di linea e se varia, perché la giunzione di riferimento risente della pressione e una condizione oscillante o di vuoto può aspirare il riferimento nel campione. E come si raggiungerà il sensore: un elettrodo che non si può estrarre e pulire senza svuotare la linea è un elettrodo che deriverà.

L’avvertimento del materiale stesso merita di essere ripetuto. Il campo di compensazione di temperatura è indicato da -10 a 130 °C, ma il campo di misura utilizzabile appartiene all’elettrodo, e nessuna tabella di temperature degli elettrodi è fornita. Dove il processo lavora caldo, quella è una domanda per il preventivo e non un’assunzione da questa pagina.

Uscite, allarmi e il circuito di regolazione

Tutte e tre le fasce forniscono un’uscita in corrente isolata, che tiene elettricamente separati lo strumento e il dispositivo ricevente ed evita un anello di massa fra i due. La fascia alta ha due canali, assegnabili sull’intero campo di misura, a ±0,1%FS e conformi a NAMUR NE43. Le fasce intermedia ed economica hanno un canale a ±0,2%F.S. Ogni fascia è dichiarata per un carico massimo di 750 Ω, valore bastante per una normale tiratura di cavo ma non illimitato: la resistenza del cavo e dello strumento ricevente deve restarci dentro, o la corrente trasmessa non può più essere regolata e il valore letto all’altro capo si allontana da quello misurato senza che venga indicato alcun guasto.

I contatti di allarme sono contatti a relè, e il materiale dichiara la loro capacità di commutazione e non solo il tipo. La fascia alta porta tre contatti SPST, due per gli allarmi e uno per la pulizia, in forma normalmente aperta e normalmente chiusa, con portata 250 VAC / 5 A. Le altre due fasce portano due contatti con portata AC 250 V / 3 A. Una pompa di dosaggio o un’elettrovalvola dentro quelle portate può essere commutata direttamente; sopra di esse, o su un carico induttivo, il consiglio dello stesso materiale è di interporre un relè, così che lo strumento commuti una bobina invece del carico. In questo modo i contatti restano dentro la loro portata e l’usura si sposta su un pezzo sostituibile.

Limiti di misura e criteri di scelta

Il valore di ±0,02 pH è l’accuratezza elettrica del regolatore. Non è l’accuratezza della misura installata, che è fissata dalle condizioni e dall’età dell’elettrodo, dalla freschezza dei tamponi contro i quali è tarato, dal fatto che la compensazione corrisponda alla corrente reale e dal mezzo stesso. Un bulbo ricoperto o una giunzione di riferimento parzialmente ostruita spostano la lettura molto più dell’errore proprio del regolatore, ed è per questo che la routine che conta è pulire, tarare in tampone fresco e sostituire un elettrodo che non passa più invece di ritararne uno che ha fallito.

Diversi parametri non sono dichiarati da nessuna parte nel materiale: il grado di protezione, i limiti di temperatura e umidità ambiente e la rigidità dielettrica. Nulla qui è stato inferito per colmare quelle lacune. Sono elencati come informazione richiesta, e l’avvertimento dello stesso materiale, secondo cui tutti i valori sono nominali del fornitore e vanno confermati contro la targhetta e il manuale consegnati, vale per l’intera pagina.

Il montaggio a quadro fissa anche un dettaglio d’installazione su cui conviene pensare prima di fare il foro. Il materiale illustra un’installazione dell’elettrodo inclinata di 15 gradi, che è una raccomandazione su come il sensore deve stare perché la sua membrana sensibile contatti il mezzo completamente e non vi si accumulino bolle; non è un secondo modo di montare il regolatore. Il regolatore è di per sé uno strumento a incasso da quadro la cui cornice siede a filo del pannello, e il materiale nota che dove il disegno mostra entrambe le disposizioni è il manuale consegnato a valere.

Dove una lettura va portata a un campione invece di stare in una linea, questo strumento è quello sbagliato: un misuratore di pH si porta al campione e si legge lì, e non chiede né alimentazione né cablaggio né foro di pannello. L’analizzatore esiste perché la lettura deve restare sul posto e pilotare qualcosa. Dove il requisito è una verifica puntuale, o un rilievo in campo su molti punti, il misuratore è insieme meno costoso e più pratico.

Ordine

Un preventivo può essere emesso partendo dall’applicazione descritta nella richiesta. Gli elementi che decidono la risposta sono il mezzo e la sua temperatura, il campo di pH o di ORP atteso e la banda che deve essere mantenuta, la pressione di linea e se varia, la disposizione di montaggio disponibile nel punto di misura e quanto accesso c’è per l’estrazione, quanti valori vanno trasmessi e chi li leggerà, se la lettura deve pilotare un dosaggio o solo essere registrata, l’alimentazione disponibile al quadro e il grado di protezione che il luogo richiede. Quantità, porto di destinazione e data di consegna richiesta la completano.