Quali sono i tipi più comuni di metodi di rilevamento del livello e come si differenziano?

I sensori di livello per liquidi sono presenti sul mercato da molti anni e vengono utilizzati in settori come quello alimentare e delle bevande, industriale, medico, della stampa, agricolo, automobilistico e degli elettrodomestici per il rilevamento di perdite o la misurazione del livello. Ma cosa sono i sensori di livello? In questo blog analizziamo i principali tipi di sensori di livello per liquidi, a volte indicati come interruttori di livello per liquidi, che cosa sono e come si differenziano.

Cosa sono i sensori di livello per liquidi?

I sensori di livello per liquidi sono dispositivi utilizzati per misurare il livello o l'altezza di un liquido o di un fluido in un contenitore. Possono essere utilizzati per misurare il livello dell'acqua in un serbatoio, dell'olio o dei combustibili in un contenitore di stoccaggio o del liquido in un recipiente di processo chimico. Esistono diversi tipi di sensori di livello per liquidi, che possono essere utilizzati per misurare il livello di un liquido in modi diversi. Questi sensori, o interruttori di livello, possono essere utilizzati per controllare e monitorare il livello del liquido in un sistema e possono anche essere utilizzati per attivare allarmi o valvole di intercettazione in caso di livello alto o basso del liquido.

Tipi di metodi di rilevamento del livello dei liquidi

Perché i clienti scelgono una tecnologia piuttosto che un'altra? A volte i produttori di apparecchiature possono rimanere sorpresi dalla varietà e dall'intelligenza delle alternative di rilevamento del livello presenti sul mercato. Esistono diversi tipi di metodi di rilevamento del livello, alcuni dei più comuni includono:

Sensori di livello ottici Si tratta di sensori di livello a punto singolo che utilizzano una sorgente luminosa e un rilevatore per monitorare il livello di un liquido.

Esistono molti termini tecnici utilizzati per descrivere questo tipo di tecnologia di rilevamento del livello, tra cui prisma ottico, elettro-ottico, ottico a punto singolo e interruttore di livello ottico. In questa sede utilizzeremo il termine interruttore di livello ottico. Il funzionamento dell'interruttore è molto semplice. All'interno dell'involucro del sensore si trovano un LED e un fototransistor. Quando la punta del sensore è in aria, la luce infrarossa all'interno della punta del sensore viene riflessa sul rilevatore. Quando si trova in un liquido, la luce infrarossa viene rifratta dalla punta del sensore, riducendo l'energia che raggiunge il rilevatore. Essendo un dispositivo a stato solido, questi interruttori compatti sono ideali per una vasta gamma di applicazioni di rilevamento del livello puntuale, soprattutto quando l'affidabilità è essenziale. Gli interruttori di livello ottici per liquidi sono adatti per il rilevamento di livelli alti, bassi o intermedi in serbatoi di qualsiasi dimensione. Sono anche adatti a rilevare le perdite, evitando danni costosi. La luce riflessa, come nel caso di piccoli serbatoi riflettenti, serbatoi a specchio, bolle, latte o fluidi di rivestimento, può spesso causare problemi di letture ritardate.

Sensori di livello a vibrazione (diapason) Si tratta di sensori a contatto che utilizzano un elemento vibrante che cambia frequenza al variare del livello del liquido

Sensori di livello ad ultrasuoni Si tratta di sensori senza contatto che utilizzano onde ultrasoniche per misurare la distanza dalla superficie di un liquido.

I sensori a ultrasuoni misurano i livelli calcolando la durata e l'intensità delle onde sonore ad alta frequenza che vengono riflesse dalla superficie del liquido e ritornano al sensore - il tempo impiegato è relativo alla distanza tra il sensore e il liquido. Il tempo di reazione del sensore è influenzato da vari elementi presenti nell'atmosfera sopra il liquido, come turbolenza, schiuma, temperatura, ecc. Per questo motivo la posizione di montaggio è fondamentale in questi dispositivi.

Interruttore a galleggiante Questi sensori a contatto misurano il livello di un liquido utilizzando un galleggiante che si alza e si abbassa.

Gli interruttori a galleggiante per liquidi sono una delle tecnologie più economiche e collaudate per il rilevamento del livello dell'acqua. Comprendono un magnete all'interno di un galleggiante e un interruttore reed magnetico contenuto in un alloggiamento sicuro. Il galleggiante si muove con la variazione del liquido e provoca l'apertura o la chiusura dell'interruttore reed a seconda che si trovi in aria o in liquido. In genere sono disponibili diverse opzioni di montaggio, le più comuni delle quali sono il montaggio orizzontale/laterale e il montaggio verticale, a seconda del design e della struttura del serbatoio o del contenitore.

Sensori di livello a capacitanza Questi sensori utilizzano la variazione di capacità tra due elettrodi per misurare il livello di un liquido.

I sensori di livello capacitivi funzionano con una gamma di solidi, liquidi e materiali misti. Sono inoltre disponibili in configurazioni a contatto e senza contatto, il che significa che alcune versioni possono essere collegate all'esterno del contenitore o del serbatoio. Quando si sceglie un dispositivo, è importante sapere che non tutti i sensori capacitivi funzionano con ogni tipo di materiale o serbatoio. Inoltre, il sensore deve essere calibrato in base al materiale specifico, per compensare le diverse costanti dielettriche e le differenze nella struttura del serbatoio. Poiché questo tipo di tecnologia è basata sul contatto, l'affidabilità di questi sensori può essere fortemente influenzata dai fluidi che si attaccano alla sonda.

Sensori di livello radar Un sensore di livello radar è un tipo di sensore senza contatto che utilizza la tecnologia radar per misurare il livello di un liquido in un contenitore o in un recipiente.

Funziona emettendo un segnale a microonde e misurando il tempo necessario al segnale per essere riflesso sul sensore. Il tempo di ritorno del segnale viene utilizzato per calcolare la distanza dalla superficie del liquido, che viene poi utilizzata per determinare il livello del liquido. In linea di principio, il radar funziona in modo simile agli ultrasuoni; l'affidabilità e la ripetibilità possono essere influenzate, ma questa volta dalla costante dielettrica del fluido. Tuttavia, il radar può fornire informazioni di livello molto precise e compensare le strutture fisse all'interno del contenitore. Questi sensori sono tra le poche tecnologie che funzionano bene con schiuma e sostanze appiccicose.

Sensori di livello di conduttività Si tratta di sensori a contatto che utilizzano la conducibilità elettrica di un liquido per misurarne il livello.

I sensori conduttivi sono utilizzati per il rilevamento puntuale di liquidi conduttivi come l'acqua e i liquidi altamente corrosivi. Una sonda lunga trasmette una bassa tensione, una seconda sonda più corta viene tagliata in modo che la punta si trovi nel punto di commutazione. Nel liquido, la corrente attraversa entrambe le sonde per attivare l'interruttore. Uno dei vantaggi di questi dispositivi è che sono sicuri grazie alle basse tensioni e correnti. Sono anche facili da usare e da installare, ma è necessario eseguire controlli di manutenzione regolari per assicurarsi che non ci siano accumuli sulla sonda, altrimenti non funzionerà correttamente.

Come si differenziano i metodi di rilevamento dei livelli?

La differenza principale tra questi sensori è il modo in cui rilevano il livello di un liquido. Alcuni sensori, come quelli a ultrasuoni e radar, sono senza contatto, ossia non hanno alcun contatto fisico con il liquido da misurare. Altri, come quelli ottici, gli interruttori di livello a galleggiante e i sensori di livello a conducibilità, sono sensori a contatto e hanno un contatto fisico con il liquido. Ogni metodo ha i suoi vantaggi e svantaggi e il metodo più adatto dipende dall'applicazione specifica e dalle caratteristiche del materiale da misurare.

L'evoluzione della tecnologia di rilevamento dei livelli ha fatto sì che i processi che di solito richiedono apparecchiature costose possano ora essere realizzati utilizzando tecnologie creative, innovative e intelligenti, che sono economiche, affidabili, robuste, altamente precise e semplici da installare. Fluidi che storicamente erano estremamente difficili da rilevare, come il sapone contenente bolle/schiuma, il latte e sostanze appiccicose come la colla e l'inchiostro, si stanno ora dimostrando possibili e più facili da rilevare grazie alla varietà di tecnologie di rilevamento del livello disponibili.