Gli indicatori di livello meccanici sono classificati come
Vetro del calibro
Tipo galleggiante
Tipo di dislocatore
Tipo di diaframma
Indicatori di livello di pressione differenziale
Vetro del calibro
Un indicatore di livello o spia di vetro è un semplice dispositivo utilizzato per determinare il livello del liquido fissando un tubo di vetro trasparente parallelo al contenitore del liquido.
Il tubo di vetro dovrebbe avere un foro piccolo e una parete spessa in modo che possa resistere alla pressione. Per proteggerlo ulteriormente è necessario racchiuderlo in un tubo metallico dotato di apertura a fessura. Le valvole sono posizionate in punti appropriati per facilitare la sostituzione del vetro del manometro rotto senza interruzione del processo. In genere, i vetri di livello non vengono utilizzati per altezze di livello superiori a 90 cm o 3 piedi. È necessario fissare due o più indicatori di livello a diverse altezze per i serbatoi più alti. Generalmente i tubi di vetro vengono selezionati in modo che possano sopportare una pressione di vapore di 150 kg/cm2, a 250 gradi, o una pressione dell'acqua di 450 kg/cm2.
Indicatore di livello in vetro bi-colore
Generalmente, questi indicatori di livello in vetro bi- sono installati nelle caldaie. Questo indicatore di livello in vetro bi- mostra il colore rosso per il vapore e il colore verde per l'acqua. Ciò si ottiene sfruttando un principio ottico dell'indice di rifrazione. L'RI è diverso per i diversi colori quando attraversano materiali come vetro, acqua e vapore. Il corpo del misuratore è un trapezio con vetri posteriori fissati sulle facce non-parallele. Una lampada LED a luce bi-o una lampada dicroica standard con filtri rosso e verde fissati ai lati opposti su un trapezio. Questa speciale illuminazione trasmette una luce radente attraverso i vetri posteriori dell'indicatore di livello per raggiungere i mezzi interni. Quando l'indicatore contiene vapore, i raggi verdi vengono deviati e non emergono dalla parte dell'osservatore. Successivamente la luce rossa deviata dal vapore si muove attraverso il foro interno raggiungendo l'osservatore. I raggi rossi vengono deviati e persi all'interno quando il percorso del raggio contiene acqua in modo che il raggio verde raggiunga il vetro anteriore dell'indicatore di livello.
Tipo galleggiante
Un galleggiante è una sostanza quando immersa in un liquido e quando galleggia sulla superficie del liquido sperimenta una galleggiabilità maggiore del suo peso effettivo.
Secondo il principio, il volume del galleggiante che sposta il liquido deve essere maggiore del peso del galleggiante.
Galleggianti standard
I galleggianti standard sono sferici o cilindrici. Il diametro del galleggiante dovrebbe essere maggiore per i liquidi a bassa-densità e viceversa. Il diametro del galleggiante sferico varia tra 75 mm e 175 mm. I galleggianti possono essere montati in alto-o lateralmente-montati. Il movimento del galleggiante può essere monitorato elettro-meccanicamente fissandovi un potenziometro o un LVDT. Il galleggiante accoppiato magneticamente indica anche il livello del liquido.
Vantaggi dei galleggianti standard
Design semplice
Alta precisione
Ampia gamma di livelli di misurazione
Possibilità di misura di livello in liquidi corrosivi e viscosi
Svantaggi dei galleggianti standard
Un galleggiante standard non può essere utilizzato nei serbatoi sotto pressione.
Galleggiante con interruttori Reed
La figura indica una serie di resistori e interruttori reed collegati.
Questi sono generalmente posizionati a circa 5 mm di distanza l'uno dall'altro in una colonna.
Fanno galleggiare i lati del magnete permanente lungo la colonna dell'interruttore reed.
L'interruttore reed viene cortocircuitato in base alla posizione del galleggiante e invia corrente attraverso l'amperometro.
La corrente che attraversa l'amperometro riguarda maggiormente la posizione del galleggiante
Questo tipo di indicatore di livello indica i livelli con una precisione di 5 mm.
Metodo Magnetostrittivo
Il metodo magnetostrittivo è il più elegante di tutti gli indicatori di livello float-. L'indicazione del livello determina la posizione del galleggiante del liquido.
Nel metodo magnetostrittivo, questo galleggiante è un pezzo circolare concentrico di un magnete permanente. Gli effetti di Wiedemann e Villari vengono utilizzati per determinare la posizione del galleggiante magnetico su una superficie liquida. Il materiale della guida d'onda ferromagnetica viene utilizzato per generare magnetostrizione.
Generalmente, una forza di attrazione tra la guida d'onda e il magnete del galleggiante solleva una forza di attrito che inibisce il movimento continuo del galleggiante. Questo può essere ridotto utilizzando una guida d'onda di diametro inferiore a 0,5 mm. Con questo metodo è possibile ottenere una precisione di circa 0,1 mm.
Questo metodo viene utilizzato nell'industria farmaceutica, alimentare, chimica, del gas di petrolio liquefatto e delle bevande.
Tipo di dislocatore
Dislocatore del bilanciamento a molla
Questo tipo di dislocatore a molla, considerando l'origine della variazione del livello del liquido, fa contrarre o espandere la molla collegata nel movimento del dislocatore verso l'alto e verso il basso. Il dislocatore dell'asta termina con una sfera magnetica. L'ago magnetico fissato su un perno esterno all'alloggiamento della sfera rileva il movimento su-e-giù della sfera magnetica. Il movimento della sfera magnetica è di circa 25 mm. Ciò viene amplificato pneumaticamente fissando la valvola a cerniera su un disco eccentricamente rispetto al perno dell'ago magnetico. Questo movimento viene convertito in un segnale elettrico mediante una disposizione potenziometrica.
Dislocatore del tubo di torsione
Il movimento del dislocatore applica la torsione a un tubo chiamato tubo di torsione. Il tubo di torsione cavo è costituito da un'asta di torsione interna saldata al tubo di torsione ad un'estremità e libera all'altra estremità. Questo è supportato da un cuscinetto senza attrito. Il tubo di torsione termina su un lato con un bordo a lama di coltello e sostiene il dislocatore tramite il braccio di torsione che termina con un blocco. L'altra estremità del tubo di torsione termina con una flangia ancorata alla parete del serbatoio. Quando il dislocatore viene spostato verso l'alto o verso il basso, la torsione viene applicata al tubo di torsione tramite il bordo del coltello. Questa torsione viene trasmessa all'asta di torsione interna che la trasporta all'esterno del serbatoio. Lo spostamento angolare dell'asta è di circa 5 gradi - 6 gradi. Lo spostamento angolare dell'asta è correlato linearmente al peso apparente del dislocatore e al livello del liquido. Lo spostamento angolare dell'asta di torsione viene amplificato pneumaticamente fino a raggiungere una grande pressione differenziale azionando l'aletta di un trasduttore dell'aletta dell'ugello. I tubi di torsione sono realizzati in nichel, Inconel, Monel, Hastelloy, ecc. Di solito vengono utilizzati dislocatori lunghi da 0,3 a 1,5 m, sebbene la lunghezza possa arrivare fino a 18 m. I dislocatori sono adatti per la misurazione del livello di liquidi puliti e fanghi.
Indicatori di livello a membrana
Gli indicatori di livello a membrana sono costituiti da una scatola chiusa su tutti i lati tranne uno dove è fissata una membrana flessibile. La scatola contiene aria prigioniera collegata ad un rilevatore di pressione attraverso il tubo capillare. La membrana è realizzata in neoprene Teflon o materiale plastico simile alla gomma siliconica. La scatola della membrana viene mantenuta immersa nel liquido. Quando il livello del liquido aumenta, la prevalenza statica del liquido esercita una forza verso l'alto sul diaframma per comprimere l'aria prigioniera. La pressione dell'aria prigioniera è direttamente proporzionale al livello del liquido. Questo indicatore di livello può essere utilizzato in recipienti di tipo-aperti. Questo è più economico e ha una precisione limitata. L'aria nel diaframma non è prigioniera, ma viene mantenuta un'alimentazione continua attraverso un tubo come mostrato nella figura b. Un tubo di sfiato consente all'aria di spurgare nell'atmosfera attraverso un orifizio di sfiato esistente tra il tubo di sfiato e il diaframma. Un altro tubo collega la membrana ad un opportuno indicatore di livello che è un indicatore di pressione. L'alimentazione dell'aria all'unità è regolata a circa 0,2-0,3 bar sopra la prevalenza idraulica massima da misurare. Per questo tipo di rilevatore di livello sono adatti diaframmi in acciaio inox. Quando il livello del liquido aumenta, la maggiore pressione che agisce sul diaframma lo fa muovere verso l'alto riducendo l'orifizio di spurgo. Di conseguenza, meno perdite d'aria attraverso il tubo di sfiato provocano un aumento della pressione dell'aria. La-pressione dell'aria accumulata spinge quindi il diaframma verso il basso aumentando la perdita d'aria e così via fino al raggiungimento dell'equilibrio. La pressione dell'aria all'interno della custodia della membrana è una misura del livello del liquido. Questi indicatori hanno una precisione di 0,3 bar rispetto alla pressione di alimentazione dell'aria-. Possono operare fino a 11 bar. La restrizione regolabile può essere opportunamente manipolata per aumentare la velocità di risposta.
Indicatori di livello di pressione differenziale
Un livello di liquido esercita una pressione causata dal peso della colonna di liquido. Questa pressione può essere misurata per stimare il livello del liquido, a condizione che il liquido sia a pressione atmosferica. Questo metodo è noto come Hydrostatic Tank Gauging (HTG). Ma se il liquido si trova in un serbatoio pressurizzato, è necessario misurare la pressione differenziale tra la parte superiore e inferiore della colonna di liquido per determinare il livello del liquido.
Se P1 è la pressione sul fondo del serbatoio
P2 è la pressione in un punto intermedio
P3 è la pressione nella parte superiore del serbatoio
h è la differenza di altezza tra i punti di presa p₁ e p2, e
L è l'altezza del livello del liquido nel serbatoio
Allora ρ=(P1-P2)/hg & L=(P1-P3)/ρg
La differenza di pressione tra la parte superiore e quella inferiore del livello del liquido può essere misurata individualmente misurando le due pressioni. L'errore di misurazione potrebbe non essere lo stesso. Pertanto, una singola misurazione fornisce il valore della pressione differenziale. La DP può essere misurata meccanicamente utilizzando un soffietto in una custodia in cui il lato a pressione più alta è collegato al soffietto e il lato a pressione inferiore è collegato alla custodia. In questa disposizione, come mostrato nella Figura b con il soffietto riempito di liquido- utilizzato per misurare la DP, il lato a pressione più alta spinge il liquido all'interno del soffietto verso il lato a pressione più bassa. Questo espande il soffietto. Di conseguenza, la leva del puntatore caricata a molla- viene spinta indietro, spostando il puntatore verso destra. Poiché DP diventa sensibile alla temperatura del liquido. Un compensatore di temperatura bimetallico è collegato al soffietto per compensare la differenza di pressione prodotta dalla differenza di temperatura.
