Sensores de nivel conductimétricos: diseño y principio de funcionamiento
Una tarea estándar, muy común en la industria, en particular en la industria alimentaria, es señalar cuando se ha alcanzado un determinado nivel de líquido en un recipiente. Hay muchos métodos para resolver este problema, pero la forma más sencilla y económica es utilizar sensores de nivel conductimétricos.
Dichos sensores pueden funcionar con éxito con líquidos conductores de electricidad con una conductividad de 0,2 S/m o más. Dichos líquidos incluyen agua potable e industrial, soluciones débiles de bases, ácidos, aguas residuales y líquidos alimentarios (por ejemplo, levadura o cerveza).
El principio de funcionamiento de los sensores conductimétricos se basa en que cuando el líquido del recipiente alcanza un cierto nivel, el líquido de trabajo cierra el electrodo del sensor al cuerpo del tanque metálico o al electrodo adicional del propio sensor, provocando un corriente eléctrica en el circuito del sensor. Como resultado, al cerrar el circuito del sensor, se activa el relé, que a su vez controla el circuito correspondiente.
De acuerdo con las condiciones de temperatura y presión, los sensores de nivel conductimétricos son básicamente capaces de trabajar a temperaturas de hasta + 350 ° C y a presiones de hasta 6,3 MPa, que está determinada por el material del aislante del electrodo, y el fabricante indica valores específicos. en la documentación adjunta.
Los obstáculos para el funcionamiento normal del sensor conductimétrico pueden ser: fuerte formación de espuma del líquido, fuerte evaporación del medio de trabajo, formación de depósitos aislantes en el elemento sensible del sensor y depósitos conductores en su aislante. El fabricante intenta evitar todos estos obstáculos eligiendo un material más adecuado para el sensor.
Veamos la física del flujo de trabajo de un sensor conductimétrico, es decir, tocaremos ligeramente la esencia de la conductimetría. La resistencia eléctrica de la solución, respectivamente — su conductividad eléctrica, caracterizan la capacidad de una solución dada para conducir corriente eléctrica hasta cierto punto.
Estos parámetros están fuertemente relacionados con las propiedades físico-químicas del soluto y del solvente: la concentración de iones disueltos y su movilidad, la carga de estos iones, la temperatura de la solución, la presión y muchos otros factores.
La conductividad eléctrica se mide en Siemens por centímetro (S/cm). La característica de las aguas ultrapuras y puras es la resistencia expresada en ohmios por centímetro (ohm * cm).
Según la terminología de la conductimetría, una celda conductimétrica es un elemento sensible de un sensor, se caracteriza por una constante de celda.
En la forma clásica, la celda conductimétrica consta de dos electrodos paralelos con un área de varios centímetros cuadrados, que están sumergidos en una solución, y la distancia entre ellos suele ser de varios centímetros.
Para cada sensor instalado, la(s) constante(s) de celda se puede ingresar y expresar en 1/cm. Hoy en día, cada vez más sensores conductimétricos tienen electrodos de acero inoxidable, mientras que las constantes son diferentes.
Los sensores de nivel de conductividad pueden monitorear uno o más niveles específicos de un fluido conductivo. Y el principio es siempre el mismo: la conductividad eléctrica del líquido difiere de la conductividad eléctrica del aire, que fijan los electrodos. Los sensores pueden ser de un solo electrodo o de múltiples electrodos, lo que le permite rastrear múltiples niveles de líquido.
En su forma más simple, un sensor de nivel conductimétrico está hecho de electrodos de acero inoxidable, uno de los cuales sirve como común en el circuito de control y está instalado en el recipiente para que su parte de trabajo esté en contacto constante con el líquido, en particular, el El cuerpo conductor del recipiente con el líquido puede convertirse en el electrodo común... Otros electrodos serán de señal y se ubicarán en ciertos niveles para ser monitoreados.
En el proceso de llenado del recipiente con líquido, los electrodos de señal están sucesivamente en contacto con este líquido y los circuitos se cierran uno tras otro. En consecuencia, se activan las salidas de señal del dispositivo.
Los sensores de un solo electrodo son adecuados para su uso en contenedores de metal cerrados o abiertos. Los bujes del sensor pueden ser de PTFE, cerámica o plástico. Las varillas están hechas de acero inoxidable.En la fabricación de sensores se presta especial atención a su estructura, la cual debe evitar falsas alarmas por acumulación de líquido.
Los sensores de nivel conductimétricos de cinco, cuatro y tres electrodos se utilizan para monitorear, como se indicó anteriormente, varios niveles de líquido en un recipiente, incluso si las paredes del recipiente no son conductoras, es decir, están hechas de un material aislante como como plastico