Mesura Precisa del Nivell de Material Sòlid - Mètodes Comuns i Dificultats

Un sòlid granular és una col·lecció de partícules, com la neu, la sorra, l'arros o el carbó. Tot i que la forma dels solids granulars és fàcil d'explicar, el seu comportament és complex i diferent dels líquids i els gasos. Mesurar amb precisió la quantitat de sòlids en dipòsits o silos és crucial per a la gestió del producte i el control i transferència de l'albir.
Tipus de sensor
Al igual que la mesura del nivell de líquids, l'equipament per a la mesura del nivell de materials sòlids també es divideix en dues categories: no contacte i contacte. En aquestes categories, l'equipament es pot subdividir més en monitorització de nivell puntual i contínua. Aquest article introdueix els principis darrere d'aquests dispositius i algunes aplicacions.
La mesura del nivell sòlid no és tan neta i precisa com la mesura del nivell de líquids. Les característiques de pes dels líquids es poden convertir en pes de nivell de líquid utilitzant un dispositiu de pressió estàtica; els sòlids poden experimentar canvis significatius dins del mateix lot. Els líquids també tenen propietats autoniveladores i poden oferir una superfície uniforme per als dispositius de mesura sense necessitat de barrejar o altres interferències. Això és un dels reptes amb què s'enfronta la mesura del nivell de materials sòlids.

Els sòlids poden oferir generalment superfícies irregulars als dispositius de mesura i estan carregats o asentats de manera desigual als contenidors on es emmagatzemen. Trobar una superfície horitzontal que reflecteixi senyals és un cert repte per a materials sòlids.
El material no contacte utilitzat per a la mesura d'estats sòlids, similar al material no contacte utilitzat per a la mesura del nivell de líquids, és l'equipament més comú, incloent ultràs, radar i llaser. Els dispositius d'ultràs tenen l'avantatge de baix cost, i tenim una comprensió molt clara dels seus patrons de comportament. Desafortunadament, a vegades pot portar a un mal ús, resultant en resultats inconsistents. El mateix ocorre per a l'equipament de radar.
Els sòlids són generalment difícils de asentar en una superfície uniforme i horitzontal. Un escenari més comú és que els sòlids es transportin a un dipòsit d'aigua o a un silo mitjançant una cinta transportadora, la qual versa els sòlids en una posició, formant un con determinat per l'"angle de repòs" del sòlid. Quan s'excedeix l'angle, hi ha un assentament massiu o un desenganxament. Si el dispositiu no contacta està monitorant la part superior del con, aquest desenganxament causarà un canvi brusc en el nivell del material. Normalment, quan l'equipament està disposat prop de l'àrea de lliurament, és difícil mesurar el nivell real del material, i qualsevol desenganxament causarà un altre canvi brusc en el nivell del material.
Les dificultats de la mesura d'estats sòlids
El problema és la reflexió de superfícies inclinades. Dispositius ultrasònics, de radar d'ona guiat (GWR) i lasers es basen en la reflexió de senyals sobre la superfície del material provat. La superfície del líquid és uniforme i proporciona una bona superfície reflectant per a la reflexió del senyal. La consistència, la mida de les partícules i, clar està, l'angle d'aposentament dels sòlids varien. L'angle d'aposentament és l'angle al qual un sòlid es posa naturalment quan es transporta a una taxa d'escorregut uniforme i consistent. Cada sòlid té un angle d'aposentament únic. Això es pot utilitzar en l'aplicació de mesura de punts de material.
Un sensor d'un dispositiu de mesura sense contacte es pot instal·lar a un angle de repòs per determinar quan el con sòlid arriba al punt de control, com ara una alarma de nivell alt. La mesura contínua del nivell no és fàcil. La manca d'una superfície uniforme impedirà que la reflexió coherent torni al transmissor, i la variació de la mida de les partícules produirà efectes de dispersió, tots dos factors que poden portar a senyals no fiables. El llàser és un dispositiu més fiable per mesurar punts materials i és més precís en determinar la presència de sòlids als punts de control.

Si no és pràctic instal·lar el llaser al contenidor del dispositiu, es pot instal·lar al costat del dispositiu. Per exemple, en l'aplicació de carregar brossa a camions, no és pràctic instal·lar dispositius de monitorització de nivell de líquid als camions degut als equips de manipulació i transport de materials.
La pols, l'expansió sòlida i les càrregues desiguals als contenidors poden afectar tots el equipament sense contacte. Recordeu que la pols pot arrossegar. Abans de implementar procediments de seguretat, sovint es produïen explosions de pols de carbó i silos de grè. Aquesta característica s'ha de tenir en compte en el disseny del sistema. A més de combustible, oxigen i ignició necessaris per a la combustió del combustible, la pols ha de ser dispersada i confinada en contenidors tancats per a convertir-se en combustible. La dispersió pot interferir amb l'operació dels equips de nivell de materials sense contacte.
S'haurien de dissenyar carregaments adequats d'equipament al sistema per oferir una protecció apropiada. Quan un sòlid "s'aglomera" i es separa del material de rellotge restant al silo per formar un objecte separat, ocorre una expansió sòlida, com ara el sòlid amuntat en un costat del silo. Això pot provocar que no sigui possible entrar en contacte amb el nivell o que el nivell no pugui entrar en contacte amb el material. Una mesura remediadora comuna és utilitzar vibracions o aire per "fluiditzar" el sòlid per assegurar una distribució uniforme. Per diverses raons, pot ocorrer un carregament desigual. En alguns casos, l'experiència dels personal de disseny i operació del sistema, combinada amb agitació mecànica, pot ajudar a aliviar aquest problema.
El dispositiu de mesura per contacte utilitzat per aquesta aplicació és únic per a la mesura d'estat sòlid. Aquests dispositius depenen del contacte directe o del pes amb el material. La mida, la densitat, el contingut d'aigua i el pes dels sòlids varien. Aquestes característiques poden ser utilitzades per detectar o inferir els nivells de material. El dispositiu comú de detecció de nivell de material és un sensor de molla vibradora o de tipus forquilla afinadora. Un altre mètode de mesura comú és utilitzar sistemes de pes i cable. El dispositiu és mecànic i inclou un sensor de línia deslizant que pot seguir el mecanisme mecànic per moure's cap avall fins al terra. Es fan servir transductors de deformació per modificar els contenidors o silos existents per indicar la càrrega sòlida dins del contenidor.