Misuratori di livello a ultrasuoni: installazione e utilizzo

1. Come si dovrebbe selezionare l'intervallo di misurazione di un misuratore di livello a ultrasuoni?

Quando si seleziona un misuratore di livello a ultrasuoni, è necessario determinare innanzitutto la distanza di misurazione effettiva.

In caso di misurazione di un liquido comune e in un ambiente di lavoro relativamente stabile, è possibile scegliere un modello appropriato in base all'intervallo di misurazione nominale dell'apparecchio.

Tuttavia, se l'oggetto misurato o l'ambiente del sito è relativamente complesso, selezionare l'intervallo di misurazione basandosi esclusivamente sulla distanza effettiva potrebbe non essere sufficiente.

1. Misurazione di materiali solidi

Per la misurazione del livello di materiali solidi, la superficie del materiale non è solitamente altrettanto piana di una superficie liquida e può presentare pendenze, angoli di riposo o superfici irregolari. Di conseguenza, l'eco efficace che ritorna alla sonda può risultare indebolito.

In questa situazione, il materiale misurato e la distanza di misurazione effettiva devono essere comunicati in anticipo al produttore; inoltre, in base alle condizioni del sito, va aggiunto un margine di intervallo di misurazione appropriato.

Per materiali morbidi con elevata capacità di assorbimento acustico – come farina, cotone o spugna – gli ecogoni ultrasonici possono risultare molto deboli; in tali casi, i classici misuratori di livello a ultrasuoni potrebbero non essere necessariamente adatti; pertanto, è necessario verificare innanzitutto la fattibilità della misurazione effettiva.

2.È possibile utilizzare ancora un misuratore di livello a ultrasuoni in presenza di schiuma?

Quando sulla superficie del liquido è presente schiuma, questa può influenzare la propagazione e la riflessione delle onde ultrasoniche.

Una schiuma che copre una vasta area può:

• assorbire parte dell'energia ultrasonica;

• dispersare le onde sonore;

• indebolire l'eco proveniente dalla superficie effettiva del liquido;

• causare che l'apparato misuri la superficie della schiuma invece della superficie effettiva del liquido.

Pertanto, qualora su cantiere sia presente una vasta area di schiuma in modo continuo, durante la selezione del modello si dovrebbe riservare un margine maggiore per l'intervallo di misurazione.

In base all'esperienza di utilizzo fornita, quando lo spessore della schiuma supera circa 5 cm, non è raccomandato selezionare direttamente un misuratore di livello a ultrasuoni in base alle condizioni operative ordinarie.Per questo tipo di progetto, è consigliabile specificare in anticipo lo spessore della schiuma, la superficie di copertura e la stabilità prima di determinare se la misurazione ultrasonica sia appropriata.

3. Perché è necessario menzionare specificamente polvere o vapori?

Le onde ultrasoniche devono propagarsi attraverso l'aria o il gas.

Se nell'aria è presente una grande quantità di polvere o di vapore, le onde sonore possono subire attenuazione o dispersione durante la propagazione, riducendo così l'intensità dell'eco efficace.

Pertanto, nella selezione di un modello per i seguenti ambienti, è necessario comunicare in anticipo le condizioni operative effettive:

• – alta concentrazione di polvere;

• – evidente presenza di vapore acqueo;

• – nebbia acida o alcalina;

• – ambienti ad alta umidità;

• – ampie variazioni nell'ambiente in fase gassosa.

Non è sufficiente comunicare al fornitore soltanto che «la distanza di misurazione è di 5 m», poiché anche con la stessa distanza geometrica, la difficoltà effettiva della misurazione può variare notevolmente a seconda delle diverse condizioni del sito.

4. Come dovrebbe essere selezionato il materiale della sonda ultrasonica?

Il materiale della sonda dipende principalmente dalla corrosività dell'ambiente oggetto di misurazione.

In caso di ambiente costituito da acqua comune, acque reflue o ambienti leggermente acidi o alcalini, può essere utilizzata una sonda standard a seconda del prodotto specifico.

Se il sito presenta un'alta corosività, è necessario selezionare una sonda dotata di corrispondente resistenza alla corrosione.

In particolare in ambienti con acidi forti o basi forti, oltre a considerare il liquido stesso, è necessario prestare attenzione al rischio di formazione di:

• nebbia acida;

• nebbia alcalina;

• vapori corrosivi;

Sebbene la sonda ultrasonica sia solitamente posizionata al di sopra della superficie del liquido, l'esposizione a lungo termine a un ambiente gassoso corrosivo può comunque influenzarla.

Pertanto, durante la selezione del modello, è consigliabile indicare:

nome del liquido + concentrazione + temperatura + presenza di nebbia corrosiva;

anziché semplicemente indicare «misurazione di un liquido acido» o «misurazione di un liquido alcalino».

5. Perché è necessario considerare l'angolo del fascio ultrasonico durante l'installazione?

Il segnale emesso da una sonda ultrasonica non è una linea retta estremamente sottile, ma presenta invece un determinato angolo del fascio.

Può essere considerato simile al fascio di una torcia:

Quanto maggiore è la distanza dalla sonda, tanto più ampia è generalmente l'area coperta dal fascio sonoro.

L'angolo del fascio non è esattamente lo stesso per sonde di diversi modelli e con diversi intervalli di misurazione.

Pertanto, nella selezione della posizione di installazione, è necessario non solo verificare se siano presenti ostacoli direttamente sotto la sonda, ma anche ispezionare l'intera area coperta dal fascio ultrasonico.

6. Quali ostacoli possono facilmente generare echi falsi?

Se altri oggetti si trovano all'interno dell'area di trasmissione ultrasonica, tali oggetti possono anch'essi riflettere le onde sonore.

Gli ostacoli comuni includono:

• Tubazioni;

• Scale;

• Supporti per serbatoi;

• Pompe e valvole;

• Travi incrociate;

• Strutture sporgenti sulle pareti dei serbatoi;

• Altra attrezzatura di processo.

Soprattutto quando gli ostacoli sono situati relativamente vicino alla sonda, i riflessi che essi producono possono essere relativamente forti e lo strumento può erroneamente identificare questi echi come l’effettiva superficie del liquido.

questo è conosciuto come una falsa eco.

pertanto, durante l’installazione, la priorità dovrebbe essere data alla prevenzione degli ostacoli attraverso un posizionamento adeguato dell’installazione piuttosto che affidarsi interamente al filtraggio del software.

se non è possibile evitare strutture fisse nel sito, è possibile effettuare una falsa soppressione dell’eco o una correzione dei parametri in base alle funzioni dello strumento specifico.

7. Perché la sonda dovrebbe essere perpendicolare alla superficie del mezzo misurato?

per garantire che le onde ultrasoniche possano ritornare in modo efficace alla sonda, la superficie di trasmissione del trasduttore deve essere generalmente allineata alla superficie del mezzo misurato nel modo più accurato possibile.

per una superficie di liquido orizzontale, è generalmente necessario installare la sonda in posizione quasi verticale verso il basso.

se la sonda è inclinata in modo significativo, le onde sonore possono essere riflesse in un’altra direzione dopo aver raggiunto la superficie liquida, con il risultato di:

• indeboliti i segnali di eco;

• misurazione instabile;

• perdita occasionale del segnale di livello liquido;

• ha ridotto il campo di misurazione effettivo.

pertanto, quando si installa il supporto di montaggio, è necessario verificare anche se la sonda è installata a livello e se la direzione di trasmissione è corretta.

8. Perché il livello di liquido più elevato non deve entrare nella zona cieca?

i fonometri ultrasonici hanno generalmente una certa zona cieca di misura.

immediatamente dopo che la sonda ha emesso un impulso ultrasonico, è necessaria una certa quantità di tempo per completare il passaggio da uno stato di trasmissione all’altro. Pertanto, l’area troppo vicina alla sonda potrebbe non essere normalmente misurabile.

durante l’installazione, si deve garantire che:

vi sia una distanza sufficiente tra la superficie di trasmissione della sonda e il livello di liquido più elevato.

In altre parole:

il livello di liquido più elevato non deve penetrare nella zona cieca specificata per lo strumento.

la zona cieca varia da un modello all’altro, per cui non è possibile applicare universalmente un’unica distanza fissa.

durante la selezione e l’installazione del modello, controllare la scheda tecnica del modello corrispondente e riservare spazio sufficiente sulla base del livello di liquido più elevato possibile.

9. Posizione di installazione del misuratore di livello a ultrasuoni Checklist

: Domande frequenti

Q1: Perché è necessario riservare un margine maggiore nell'intervallo di misurazione quando si misura materiale solido?

: Le superfici dei materiali solidi sono solitamente irregolari; le onde ultrasoniche possono quindi essere riflesse in direzioni diverse.Di conseguenza, l'eco effettiva che ritorna alla sonda è spesso più debole rispetto a quella proveniente da una superficie liquida piana. La selezione effettiva di un modello dovrebbe tenere conto non solo della distanza geometrica, ma anche delle proprietà del materiale e delle condizioni superficiali del materiale stesso.

Q2: Perché materiali come la farina e il cotone risultano difficili da misurare mediante tecnologia ultrasonica?

Questi materiali morbidi possono assorbire una quantità significativa di energia delle onde sonore, generando un eco troppo debole che rende difficile la misurazione. È necessario verificare se sia possibile utilizzare la misurazione ultrasonica in base al materiale effettivo e all'intervallo di misurazione.

Q3: La presenza di schiuma sulla superficie del liquido implica sempre che non sia possibile utilizzare un misuratore di livello a ultrasuoni?

No.Una piccola quantità di schiuma non causa necessariamente un errore di misurazione; tuttavia, una schiuma estesa, spessa e stabile può indebolire significativamente l'eco. In base all'esperienza che ha fornito, la misurazione ultrasonica dovrebbe essere utilizzata con cautela quando lo spessore della schiuma supera circa 5 cm.

Q4: Perché non è sufficiente controllare solo l'area direttamente sotto la sonda durante l'installazione?

Poiché le onde ultrasoniche presentano un angolo di fascio, il fascio sonoro effettivo copre un'area che si espande gradualmente con la distanza. Anche in assenza di un ostacolo direttamente sotto la sonda, tubazioni o supporti situati ai bordi del fascio possono generare ecchi falsi.

Q5: Il software può eliminare completamente gli ecchi falsi causati da ostacoli?

Non è possibile garantirlo.Il software può eliminare alcuni echi falsi fissi, ma il metodo più affidabile consiste comunque nell'evitare gli ostacoli il più possibile durante l'installazione.

Q6: Quale distanza dovrebbe essere riservata tra il livello massimo del liquido e la sonda?

Non esiste un valore fisso universale; tale valore deve essere determinato in base alla zona cieca di misurazione del modello specifico, e si deve prevenire l'ingresso del livello di liquido più elevato in questa zona.

Riassunto

Per garantire un funzionamento stabile di un misuratore di livello a ultrasuoni, è necessario considerare sia le condizioni locali sia i requisiti di installazione durante la selezione e l'installazione del modello.

Durante la selezione del modello, si devono confermare come priorità i seguenti aspetti:

intervallo di misurazione, oggetto da misurare, schiuma, polvere, vapore e corrosività del mezzo.

Durante l'installazione, si devono confermare come priorità i seguenti aspetti:

angolo del fascio, ostacoli, direzione della sonda e zona cieca di misurazione.

: Rispetto all'aggiustamento ripetuto dei parametri software dopo l'installazione, la selezione corretta della posizione della sonda prima della costruzione, l'evitamento di oggetti che possono causare riflessioni false e la riserva di un intervallo di misurazione sufficiente nonché di una distanza di sicurezza per la zona cieca risultano generalmente più vantaggiose per garantire misurazioni stabili nel lungo periodo.