Sensores de nível condumétricos - projeto e princípio de operação

Uma tarefa padrão, muito comum na indústria, em particular na indústria alimentícia, é sinalizar quando um determinado nível de líquido em um recipiente é atingido. Existem muitos métodos para resolver este problema, mas a maneira mais simples e barata é usar sensores de nível condumétricos.

Esses sensores podem funcionar com sucesso com líquidos eletricamente condutores com condutividade de 0,2 S / m ou mais. Esses líquidos incluem água potável e industrial, soluções fracas de bases, ácidos, águas residuais e líquidos alimentares (por exemplo, fermento ou cerveja).

O princípio de funcionamento dos sensores condumétricos baseia-se no fato de que quando o líquido no recipiente atinge um determinado nível, o líquido de trabalho fecha o eletrodo do sensor ao corpo do tanque de metal ou ao eletrodo adicional do próprio sensor, causando um corrente elétrica no circuito do sensor. Como resultado, fechar o circuito do sensor faz com que o relé seja ativado, o que por sua vez controla o circuito correspondente.

De acordo com as condições de temperatura e pressão, os sensores de nível condumétricos são basicamente capazes de trabalhar em temperaturas de até + 350 ° C e em pressões de até 6,3 MPa, determinadas pelo material do isolador do eletrodo, e o fabricante indica valores específicos na documentação anexa.

Os obstáculos ao funcionamento normal do sensor condumétrico podem ser: forte formação de espuma do líquido, forte evaporação do meio de trabalho, formação de depósitos isolantes no elemento sensível do sensor e depósitos condutivos em seu isolador. O fabricante tenta evitar todos esses obstáculos escolhendo um material mais adequado para o sensor.

Vejamos a física do fluxo de trabalho de um sensor condumétrico, ou seja, tocaremos um pouco na essência da condumetria. A resistência elétrica da solução, respectivamente - sua condutividade elétrica, caracterizam a capacidade de uma determinada solução de conduzir corrente elétrica até certo ponto.

Esses parâmetros estão fortemente relacionados às propriedades físico-químicas do soluto e do solvente: a concentração de íons dissolvidos e sua mobilidade, a carga desses íons, a temperatura da solução, a pressão e muitos outros fatores.

A condutividade elétrica é medida em Siemens por centímetro (S/cm). A característica das águas ultrapuras e puras é a resistência expressa em ohms por centímetro (ohm * cm).

De acordo com a terminologia da condutometria, uma célula condumétrica é um elemento sensível de um sensor, é caracterizada por uma constante de célula.

Na forma clássica, a célula condumétrica consiste em dois eletrodos paralelos com área de vários centímetros quadrados, que são imersos em uma solução, e a distância entre eles geralmente é de vários centímetros.

Para cada sensor instalado, a(s) constante(s) da célula pode ser inserida e expressa em 1/cm. Hoje, cada vez mais sensores condumétricos possuem eletrodos de aço inoxidável, enquanto as constantes são diferentes.

Os sensores de nível de condutividade podem monitorar um ou mais níveis especificados de um fluido condutor. E o princípio é sempre o mesmo - a condutividade elétrica do líquido difere da condutividade elétrica do ar, que os eletrodos fixam.Os sensores podem ser de eletrodo único ou multieletrodo, o que permite rastrear vários níveis de líquido.

Em sua forma mais simples, um sensor condumétrico de nível é feito de eletrodos de aço inoxidável, um dos quais serve como comum no circuito de controle e é instalado no recipiente de forma que sua parte de trabalho esteja em contato constante com o líquido, em particular, o corpo condutor do recipiente com o líquido pode se tornar o eletrodo comum... Outros eletrodos serão sinal e estão localizados em determinados níveis a serem monitorados.

No processo de enchimento do recipiente com líquido, os eletrodos de sinal entram sucessivamente em contato com esse líquido, e os circuitos são fechados um após o outro. Consequentemente, as saídas de sinal do dispositivo são acionadas.

Sensores de eletrodo único são adequados para uso em recipientes de metal fechados ou abertos. As buchas do sensor podem ser de PTFE, cerâmica ou plástico. As hastes são feitas de aço inoxidável.Na fabricação dos sensores, atenção especial é dada à sua estrutura, que deve evitar falsos alarmes por acúmulo de líquido.

Os sensores de nível condumétricos de cinco eletrodos, quatro eletrodos e três eletrodos são usados ​​para monitorar, conforme observado acima, vários níveis de líquido em um recipiente, mesmo que as paredes do recipiente não sejam condutivas, ou seja, feitas de um material isolante como como plástico.