In mijn vorige blog heb ik de berekening van de vulhoogte in open geometrieën en containers uitgelegd. In tegenstelling tot open containers, vereist de berekening van het niveau in gesloten geometrieën, zoals gasdichte tanks of drukvaten, een compensatie van de druk van het gas dat boven de vloeistof is ingesloten met de hydrostatische drukmeting.
Een niveaumeting in gesloten of onder druk staande, dus niet geventileerde vaten vereist een extra drukmeting van het ingesloten gas door een tweede druksensor. In een gesloten vat wordt de drukmeting voornamelijk uitgevoerd met behulp van standaard industriële druksensoren die aan de zijkant van het vat of de tank zijn gemonteerd.
Hoe berekent men nu uit de hydrostatische druk de vulhoogte van een gesloten, niet geventileerde of onder druk staande tank of vat?
Het niveau in een gesloten vat wordt berekend met de volgende formule: h = (p2 – p1)/(p*g)
p2 = hydrostatische druk [bar]
p1 = druk van het ingesloten gas in het vat [bar]
p= dichtheid van de vloeistof [kg/m3]
g = zwaartekracht of versnelling door de zwaartekracht [m/s2]
h = hoogte van de vloeistofkolom [m].
Als een vluchtig medium, zoals benzine, wordt gemeten in een ingekapselde, niet geventileerde tank, ontstaat er een overdruk boven de vloeistof, die door het gebrek aan ventilatie niet kan worden geëvenaard met de omgevingsdruk. Deze overdruk moet worden gemeten door een andere druksensor, omdat dit gas boven de vloeistof een hogere hydrostatische druk veroorzaakt zonder dat het niveau echt verandert.
Voorbeeld van een valse niveauberekening:
(Gebruik a.u.b. onze drukeenheidsomzetter voor een berekening met Psi, Pa en meer)
p2 (hydrostatische meting aan de onderkant van de tank = 2 bar
p1 (gasdrukmeting) = 1,2 bar
p1-type (typische gasdruk) = 1,3 bar
ρ = 750 kg/m3
g=9,81 m/s2.
Met een compensatie van de gasdruk op de gemeten waarde kan het niveau zeer nauwkeurig worden gemeten door de hydrostatische druk.
Bij gasdrukmeting: h = (2 bar – 1,2 bar) / (750 kg/m3 * 9,81 m/s2) = 10,9 m.
Als u echter besluit om geen extra drukmeting voor het bijgevoegde gas te gebruiken, als u met een geschatte waarde werkt, bijvoorbeeld op basis van de typisch heersende gasdruk, leiden zelfs kleine drukschommelingen in het proces tot grote fouten bij de berekening van het niveau.
Zonder gasdrukmeting: h = (2 bar – 1,3 bar) / (750 kg/m3 * 9,81 m/s2) = 9,5 m
Zoals u ziet, leidt een kleine schommeling van de gasdruk van 100 mbar in dit zeer realistische voorbeeld al tot een grote meetfout van ca. 13 % van de niveauhoogte. Vooral het voorbeeld van een verminderde meting kan leiden tot een proceskritische fout, zoals het medium dat uit de tank ontsnapt of verontreiniging van de andere procestanks. Het is daarom absoluut noodzakelijk om de gasdruk in de niveauberekening in gesloten, ongeventileerde containers te compenseren.
WIKA bidet verschillende oplossingen voor hydrostatische niveaumeting. Voor verdere hulp bij het selecteren van de meest geschikte druksensor voor uw toepassing, kunt u geen gebruik maken van ons contactformulier.
Meer informatie over dit onderwerp vindt u op ons informatieplatform “Hydrostatische niveaumeting” (in het Engels).