Sensors de nivell conductomètrics: disseny i principi de funcionament

Una tasca estàndard, molt habitual a la indústria, en particular a la indústria alimentària, és senyalitzar quan s'ha arribat a un determinat nivell de líquid en un recipient. Hi ha molts mètodes per resoldre aquest problema, però la manera més senzilla i econòmica és utilitzar sensors de nivell conductomètrics.

Aquests sensors poden funcionar amb èxit amb líquids conductors elèctrics amb una conductivitat de 0,2 S / m o més. Aquests líquids inclouen aigua potable i industrial, solucions febles de bases, àcids, aigües residuals i líquids alimentaris (per exemple, llevat o cervesa).

El principi de funcionament dels sensors conductomètrics es basa en el fet que quan el líquid del contenidor arriba a un cert nivell, el líquid de treball tanca l'elèctrode del sensor al cos del dipòsit metàl·lic o a l'elèctrode addicional del propi sensor, provocant un corrent elèctric al circuit del sensor. Com a resultat, el tancament del circuit del sensor fa que s'activi el relé, que al seu torn controla el circuit corresponent.

Segons les condicions de temperatura i pressió, els sensors de nivell conductomètrics són bàsicament capaços de treballar a temperatures de fins a + 350 ° C i a pressions de fins a 6,3 MPa, que es determina pel material de l'aïllant de l'elèctrode, i el fabricant indica valors específics a la documentació adjunta.

Els obstacles al funcionament normal del sensor conductomètric poden ser: una forta escuma del líquid, una forta evaporació del medi de treball, formació de dipòsits aïllants a l'element sensible del sensor i dipòsits conductors al seu aïllant. El fabricant intenta evitar tots aquests obstacles escollint un material més adequat per al sensor.

Mirem la física del flux de treball d'un sensor conductomètric, és a dir, tocarem lleugerament l'essència de la conductometria. La resistència elèctrica de la solució, respectivament, és la seva conductivitat elèctrica, caracteritzen la capacitat d'una solució determinada per conduir el corrent elèctric fins a cert punt.

Aquests paràmetres estan fortament relacionats amb les propietats fisicoquímiques del solut i del dissolvent: la concentració d'ions dissolts i la seva mobilitat, la càrrega d'aquests ions, la temperatura de la solució, la pressió i molts altres factors.

La conductivitat elèctrica es mesura en Siemens per centímetre (S/cm). La característica de les aigües ultrapures i pures és la resistència expressada en ohms per centímetre (ohm * cm).

Segons la terminologia de la conductometria, una cèl·lula conductomètrica és un element sensible d'un sensor, es caracteritza per una constant cel·lular.

En la forma clàssica, la cèl·lula conductomètrica consta de dos elèctrodes paral·lels amb una àrea de diversos centímetres quadrats, que estan immersos en una solució, i la distància entre ells sol ser de diversos centímetres.

Per a cadascun d'aquests sensors instal·lats, la constant (s) de la cel·la es pot introduir i expressar en 1/cm. Avui dia, cada cop més sensors conductomètrics tenen elèctrodes d'acer inoxidable, mentre que les constants són diferents.

Els sensors de nivell de conductivitat poden controlar un o més nivells específics d'un fluid conductor. I el principi és sempre el mateix: la conductivitat elèctrica del líquid difereix de la conductivitat elèctrica de l'aire, que fixen els elèctrodes.Els sensors poden ser d'un sol o de diversos elèctrodes, la qual cosa us permet fer un seguiment de diversos nivells de líquid.

En la seva forma més senzilla, un sensor de nivell conductomètric està fet d'elèctrodes d'acer inoxidable, un dels quals serveix com a comú en el circuit de control i s'instal·la al recipient perquè la seva part de treball estigui en contacte constant amb el líquid, en particular, el El cos conductor del recipient amb el líquid pot convertir-se en l'elèctrode comú... Altres elèctrodes seran de senyal i estan situats a determinats nivells per ser monitoritzats.

En el procés d'omplir el recipient amb líquid, els elèctrodes de senyal estan successivament en contacte amb aquest líquid i els circuits es tanquen un darrere l'altre. En conseqüència, es desencadenen les sortides de senyal del dispositiu.

Els sensors d'elèctrode únic són adequats per utilitzar-los en contenidors metàl·lics tancats o oberts. Els coixins del sensor poden ser de PTFE, ceràmica o plàstic. Les varetes estan fetes d'acer inoxidable.En la fabricació de sensors, es presta especial atenció a la seva estructura, que ha d'evitar falses alarmes per acumulació de líquids.

Els sensors de nivell conductomètric de cinc elèctrodes, quatre i tres elèctrodes s'utilitzen per controlar, com s'ha indicat anteriorment, diversos nivells de líquid en un recipient, fins i tot si les parets del recipient no són conductores, és a dir, fetes d'un material aïllant com ara com a plàstic.