Măsurarea precisă a nivelului este esenţială pentru funcţionarea sigură şi eficientă în procesele industriale care implică diverse medii de utilizare. Principiul de măsurare a capacitanţei asigură o soluţie versatilă pentru detectarea nivelului punctual şi măsurarea continuă a nivelului, în special în aplicaţii solicitante.
Acest principiu se bazează pe modificările capacitanţei dintre doi electrozi, de obicei peretele rezervorului şi o sondă. Pe măsură ce nivelul fluidului se modifică, fluidul dielectric dintre electrozi se modifică în mod corespunzător, modificând astfel capacitanţa. Această modificare este detectată şi convertită într-un semnal de ieşire.
Măsurarea capacitanţei funcţionează în lichide conductive şi neconductive, adaptându-se la proprietăţile specifice ale fiecărui fluid. Este potrivit pentru temperaturi ridicate, presiuni ridicate şi zone periculoase, ceea ce îl face o soluţie robustă şi flexibilă pentru o gamă largă de industrii.
Pentru a afla cum funcţionează principiul de măsurare a capacitanţei, vizionaţi videoclipul.
Avantajele Liquicap, Liquipoint, Solicap şi Minicap dintr-o privire:
- Aplicaţie universală pentru lichide şi solide
- Măsurare fiabilă în fluide şi medii de utilizare cu vâscozitate ridicată
- Independent de geometria rezervorului în fluide conductive
- Sonde adaptabile universale
- Punere în funcţiune facilă
Cele mai variate medii sunt alimentate şi golite prin conducte din rezervoare în fiecare zi. Exemple sunt apa potabilă, sucuri de fructe, uleiuri şi combustibili, acizi sau saramuri. Deoarece aceste produse poate avea proprietăţi complet diferite, este disponibilă o varietate mare de principii de măsurare pentru detectarea lor. De exemplu, măsurarea nivelului conform principiului capacitanţei.
Cel mai vechi model de condensator datează din 1745, cel al lui Ewald Georg von Kleist şi Pieter von Musschenbroek. În 1775, Alessandro Volta a inventat un condensator îmbunătăţit, considerat prototipul condensatoarelor moderne. În onoarea sa, unitatea SI pentru tensiune se numeşte Volt. Descoperirea inducţiei electromagnetice de către Michael Faraday a facilitat generarea câmpurilor electrice care, împreună cu inventarea condensatoarelor, au servit drept bază pentru aplicarea instrumentaţiei de capacitanţă. În onoarea lui Faraday, unitatea SI pentru capacitanţă a fost denumită Farad.
Instrumentele de măsurare a nivelului capacitanţei pot fi utilizate pentru detectarea nivelului punctual şi măsurarea continuă a nivelului, în special în lichide. Principiul de măsurare se bazează pe variaţia capacitanţei unui condensator. Să analizăm mai atent modul în care această metodă de măsurare funcţionează, utilizând exemplul măsurării continue. Spaţiul dintre două obiecte încărcate neuniform se numeşte câmp electric. În acest spaţiu, o sarcină electrică exercită o forţă asupra unei alte sarcini electrice. Magnitudinea şi direcţia câmpului electric sunt reprezentate de liniile de câmp. În cazul în care o tensiune alternativă este conectată la un condensator cu placă, curentul circulă. Curentul depinde de fluidul dielectric dintre plăci, de exemplu, aer sau fluid. Modificarea fluidului izolator determină o creştere a constantei dielectrice şi creşte capacitanţa condensatorului şi, prin urmare, şi fluxul de curent.
În plus, fluxul de curent poate fi afectat de distanţă şi dimensiunea plăcilor. Aceste caracteristici ale unui condensator constituie baza principiului de măsurare a nivelului capacitanţei. Peretele rezervorului, conductiv electric, şi o sondă din interiorul rezervorului formează un condensator. Modificările capacitanţei sunt utilizate pentru a determina nivelul. La măsurarea capacitanţei, lichidele conductive electric şi lichidele neconductive sunt diferenţiate. Măsurătorile în lichide conductive, care sunt în mod normal lichide pe bază de apă, se efectuează după cum urmează:
Fluidul formează un scurtcircuit electric de la peretele rezervorului la izolaţia sondei. Prin urmare, efectul de măsurare este format doar de capacitanţa izolaţiei sondei obţinută din fluid. Aceasta asigură o măsurare stabilă, independentă de geometria rezervorului şi de constanta dielectrică a fluidului. Dacă nivelul din rezervor creşte, aria condensatorului creşte proporţional. Variaţia măsurată a capacitanţei este utilizată pentru a determina nivelul.
Variaţia capacitanţei în lichidele neconductive, care sunt în mod normal uleiuri şi solvenţi, este cauzată de constantele dielectrice mai mari ale fluidului în raport cu aerul. Fluidul neconductiv formează un condensator suplimentar pe peretele rezervorului conectat în serie. Determină capacitanţa totală. Dacă nivelul din rezervor creşte, aria condensatorului creşte proporţional. Variaţia măsurată a capacitanţei este utilizată pentru a determina nivelul şi creşte pe măsură ce nivelul creşte datorită constantelor dielectrice mai mari ale fluidului.
Prin urmare, măsurarea depinde de constanta dielectrică a fluidului şi de geometria rezervorului. Prin urmare, se utilizează predominant sonde cu tub de împământare, care reprezintă o geometrie definită şi, în plus, sporesc efectul de măsurare prin distanţe mici faţă de placă. În fluide conductive cu o conductivitate mai mare de 100 microSiemens per centimetru, precalibrarea se poate efectua în fabrică datorită independenţei dintre constantele dielectrice şi rezervor, ceea ce facilitează o punere în funcţiune rapidă. În fluidele neconductive cu o conductivitate mai mică de un microSiemens per centimetru, fluidul dielectric respectiv trebuie calibrat de către client.
Un interval mic de tranziţie între mediile conductive şi cele neconductive este considerat interval critic. În acest interval, o modificare minimă a conductivităţii fluidului duce la o creştere bruscă a valorii măsurate. Prin urmare, aplicaţiile în acest interval de conductivitate trebuie evitate.
Conform principiului măsurării capacitanţei, instrumentele Endress+Hauser facilitează măsurătorile interfeţei de nivel, precum şi cele ale nivelului punctual în lichide şi solide, chiar şi în aplicaţii cu temperaturi sau presiuni ridicate, precum şi în zone periculoase. Avem o soluţie potrivită pentru fiecare aplicaţie. Endress+Hauser.
