Endüstriyel tesislerde sıvıların, katıların ve yarı akışkanların doğru seviye ölçümü; proses güvenliği, kalite kontrol ve operasyonel süreklilik için kritik öneme sahiptir. Bu amaçla kullanılan çeşitli teknolojiler arasında kapasitif seviye transmitterleri, yüksek hassasiyetleri, sağlam tasarımları ve geniş uygulama alanları ile öne çıkar. Gıda, kimya, petrokimya, çimento, ilaç ve enerji gibi sektörlerde yaygın olarak tercih edilmektedir.
ÇALIŞMA PRENSİBİ
Kapasitif seviye transmitterleri, kapasitans değişimi prensibine dayanır. Temel formül şu şekildedir:
C = ε · A / d
Burada:
C: Kapasitans (Farad)
ε: Ortamın dielektrik sabiti
A: Elektrot yüzey alanı
d: Elektrotlar arası mesafe
Tanka daldırılan bir prob (elektrot), tank duvarı ile birlikte bir kondansatör oluşturur. Tank doldukça ortamın dielektrik sabiti değişir. Örneğin:
- Hava → düşük dielektrik (ε ≈ 1)
- Su → yüksek dielektrik (ε ≈ 80)
Seviye yükseldikçe kapasitans değeri artar ve transmitter bu değişimi seviye ölçümüne dönüştürür.
ÖRNEK HESAPLAMA
2 m uzunluğunda prob, 50 cm² elektrot alanı ve 5 mm elektrot mesafesi için hesap yapıldığında:
Chava ≈ 8.85 pF
Csu ≈ 708 pF
Bu büyük fark, yüksek doğrulukta seviye ölçümünü mümkün kılar.
UYGULAMA ALANLARI
- Sıvılar: su, asitler, çözücüler, yağlar, boyalar
- Katılar: un, şeker, çimento, plastik granül, kömür tozu
- Özel ortamlar: köpüklü sıvılar, yapışkan maddeler, yüksek basınçlı veya yüksek sıcaklıklı tanklar
AVANTAJLAR
- Geniş kullanım alanı (sıvılar ve katılar)
- Basınç ve sıcaklık değişimlerine dayanıklı
- Yüksek doğruluk ve tekrarlanabilirlik
- Korozyona dayanıklı kaplamalar ile agresif kimyasallara uyum
- Kolay kalibrasyon
DEZAVANTAJLAR
- Ölçüm doğruluğu dielektrik sabite bağlıdır
- Yapışkan malzeme birikmesi hatalara neden olabilir
- Metal tanklarda hatalı topraklama yanlış ölçüm doğurabilir
TEKNİK SEÇİM KRİTERLERİ
- Dielektrik sabiti: ε < 2 olan malzemeler için yüksek hassasiyetli modeller gerekir.
- Sıcaklık ve basınç: proses koşulları ile uyumlu olmalıdır.
- Tank yapısı: plastik, metal veya beton tanklara uygun farklı prob tasarımları seçilmelidir.
- Patlayıcı ortamlar: ATEX veya IECEx sertifikalı modeller kullanılmalıdır.
KALİBRASYON VE BAKIM NOTLARI
- Tank boşken ve doluyken kalibrasyon yapılmalıdır.
- Problar düzenli olarak toz veya birikintilerden temizlenmelidir.
- Hasar gören izolasyon (Teflon, seramik) yenilenmelidir.
- Doğru topraklama sağlanmalıdır.
MÜHENDİSLİK NOTLARI
- Doğruluk: ±0.5% FS
- Çıkış sinyalleri: 4–20 mA, HART, Profibus, Modbus
- Ölçüm aralığı: 0.2 m – 20 m
- Proses bağlantıları: flanşlı, dişli veya kelepçeli
UYGULAMALARA GÖRE ÖNERİLEN TASARIMLAR
| Uygulama | Dielektrik Sabiti | Önerilen Tasarım | Notlar |
|---|---|---|---|
| Su tankı | ≈ 80 | Standart prob | Yüksek doğruluk |
| Yağ tankı | 2 – 5 | İzolasyonlu prob | Düşük ε nedeniyle kalibrasyon gerekir |
| Çimento silosu | 3 – 7 | Çubuk/halat probu | Düzenli temizlik gerekir |
| Asit tankı | 50 – 70 | PTFE kaplı prob | Yüksek korozyon direnci |
SONUÇ
Kapasitif seviye transmitterleri, güvenilir, ekonomik ve hassas ölçüm çözümleri sunar. Dielektrik esaslı prensibi sayesinde hem sıvılarda hem de katılarda etkin şekilde kullanılabilir. Doğru seçim, kalibrasyon ve bakım ile uzun ömürlü ve doğru ölçümler sağlarlar.