Una guida completa ai metodi di misurazione del livello: pressione statica, ultrasuoni, radar e ottica

La misurazione del livello è un parametro critico in settori che vanno dal trattamento delle acque alle industrie petrolchimiche. Processi, mezzi e ambienti diversi richiedono diverse tecnologie di sensori. Qui, confrontiamo quattro metodi di misurazione del livello ampiamente utilizzati — i loro principi di funzionamento, vantaggi, limiti e scenari applicativi ideali — in modo da poter fare una scelta informata.

Misurazione del livello a pressione statica (idrostatica)

Principio Basato sulla pressione idrostatica esercitata da una colonna di liquido:

Pressione a una data profondità = Densità del liquido × Accelerazione di gravità × Altezza del liquido.

Un trasmettitore di pressione sul fondo di un serbatoio misura questa pressione, che viene poi convertita in livello.

Vantaggi

• Semplice, conveniente e collaudato
• Funziona in varie forme di serbatoio
• Elevata precisione per liquidi puliti

Limitazioni

• Richiede la conoscenza della densità del fluido (le variazioni di densità influiscono sulla precisione)
• Non ideale per solidi o fanghi con densità variabile
• Il sensore deve essere a contatto con il mezzo di processo

Applicazioni tipiche

• Serbatoi d'acqua, serbatoi di stoccaggio chimico, pozzi di acque reflue

Misurazione del livello a ultrasuoni

Principio Utilizza onde sonore ad alta frequenza:

• Il trasduttore emette un impulso ultrasonico verso la superficie del liquido.
• Il tempo di ritorno dell'eco viene misurato e convertito in distanza/livello.

Vantaggi

• Misurazione senza contatto
• Nessuna parte in movimento → bassa manutenzione
• Funziona con la maggior parte dei liquidi e alcuni solidi

Limitazioni

• Precisione influenzata da schiuma, vapori, polvere, turbolenza e temperatura
• Richiede un percorso libero tra trasduttore e superficie

Applicazioni tipiche

• Vasche per il trattamento delle acque, silos per cereali, recipienti per l'industria alimentare

Misurazione del livello radar (microonde)

Principio Utilizza onde elettromagnetiche (microonde):

• L'antenna radar emette impulsi verso la superficie del prodotto.
• I segnali riflessi vengono misurati per calcolare il livello.

Due tipi principali: Pulsato e FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) radar.

Vantaggi

• Senza contatto, non influenzato da temperatura, pressione, vapori o polvere
• Precisione molto elevata
• Funziona in condizioni difficili (vapore, schiuma, alta pressione)

Limitazioni

• Costo iniziale più elevato
• Richiede la corretta selezione e installazione dell'antenna

Applicazioni tipiche

• Serbatoi di stoccaggio di petrolio e gas, reattori chimici, caldaie ad alta pressione

Misurazione del livello ottica (laser o fotonica)

Principio Due approcci principali:

• Misurazione della distanza laser: invia un raggio laser alla superficie e misura il tempo di riflessione.
• Sensori a punto ottico: rilevano la presenza/assenza di liquido utilizzando la rifrazione della luce.

Vantaggi

• Risposta estremamente rapida
• Elevata precisione per determinate applicazioni
• Opzioni senza contatto disponibili

Limitazioni

• I sistemi laser possono essere costosi
• I sensori a punto ottico misurano solo in un singolo punto di livello
• Prestazioni influenzate da trasparenza, colore o riflettività della superficie

Applicazioni tipiche

• Misurazione di serbatoi di alta precisione, linee di confezionamento, fluidi per semiconduttori

Confronto fianco a fianco

Logica di selezione

1. Liquidi a densità stabile, economici → Pressione statica
2. Senza contatto per serbatoi puliti → Ultrasuoni
3. Ambiente industriale esigente, massima precisione → Radar
4. Rilevamento rapido e preciso o misurazione precisa della distanza → Ottica

Considerazioni finali Non esiste una soluzione unica per la misurazione del livello. La scelta migliore bilancia condizioni di processo, requisiti di precisione, vincoli di installazione e budget. Comprendere come funziona ogni tecnologia — e i suoi punti di forza e compromessi — è il primo passo verso prestazioni affidabili e a lungo termine.