A valle di un filtro, un liquido che sembrava limpido comincia a velarsi. Nessuno se ne accorge finché il campione non arriva in laboratorio, e a quel punto il lotto è già nel serbatoio. I torbidimetri in linea servono ad evitare proprio questa situazione: leggono la torbidità mentre il prodotto scorre in tubazione e inviano il valore al sistema di controllo, con un ritardo di pochi secondi.
I torbidimetri in linea Optek sono cinque: AF16-N, TF16-N, DTF16, AS16-N e AS56-N. Questo articolo chiarisce le differenze tra loro, per capire quale scegliere.
Come funziona un torbidimetro in linea?
Il principio è comune a tutta la gamma. Una lampada emette un raggio di luce che attraversa il liquido tra due finestre di zaffiro. Le particelle in sospensione, cioè solidi, lieviti, gocce di liquidi non miscibili o bolle di gas, assorbono parte della luce e ne deviano un’altra parte. Dei fotodiodi al silicio leggono ciò che arriva e un convertitore trasforma il segnale in un valore di torbidità, in FTU, EBC o ppm, oppure in concentrazione.
La distanza tra le finestre, detta cammino ottico, determina il campo di misura: corta per i liquidi molto torbidi, lunga per quelli poco torbidi. I sensori ad assorbanza lavorano nel vicino infrarosso, tra 730 e 970 nm, e per questo la lettura non dipende dal colore del prodotto. Il DTF16 usa invece una sorgente a banda larga e compensa il colore con il canale di riferimento. Tra un modello e l’altro cambia soprattutto il punto in cui i rivelatori leggono la luce. Per una spiegazione più generale dello strumento si può leggere come funziona il torbidimetro di processo.
Assorbanza NIR: AF16-N, AS16-N e AS56-N
Un solo rivelatore, in asse con il raggio, misura quanta luce attraversa il liquido. Più particelle ci sono, meno luce arriva. Il metodo funziona bene quando il liquido è già torbido e interessa la concentrazione di solidi, per esempio all’ingresso di un filtro o all’uscita di un separatore centrifugo.
Luce diffusa a 11°: TF16-N
Con un liquido quasi limpido la perdita di luce sul raggio principale è troppo piccola per essere letta con precisione. Il TF16-N rileva invece la luce deviata dalle particelle, con otto fotodiodi posti a 11°, e usa un rivelatore in asse come riferimento. La sensibilità sulle basse torbidità è alta, e le torbidità elevate restano coperte dal canale in assorbanza.
Tre canali: DTF16
Il DTF16 legge la luce a 0°, 11° e 90°. Il canale a 11° rivela con sensibilità le particelle, quello a 90° valuta limpidezza e velatura. Dal confronto tra i due angoli si distingue un evento anomalo, come la rottura di un filtro, dalla velatura ordinaria del prodotto. Taratura e zero vengono eseguiti in fabbrica e non richiedono interventi in campo.
Torbidimetri in linea o sonde a inserzione?
Sul piano ottico AF16-N e AS16-N sono molto vicini, perché entrambi lavorano in assorbanza NIR. Cambia il montaggio. AF16-N, TF16-N e DTF16 sono sensori con un corpo da installare sulla tubazione, con flange, clamp, filettature o attacchi a saldare: il liquido scorre attraverso il sensore. AS16-N e AS56-N sono invece sonde che si inseriscono in un tubo o in un serbatoio attraverso una porta da 25 mm simile alla porta Ingold, con filettatura G1-1/4″.
Tutti I torbidimetri in linea Optek a confronto
La tabella riassume tipo, principio, campo d’uso, installazione e disponibilità della versione Ex.
AF16-N
Sensore ad assorbanza NIR a canale singolo, per torbidità elevate e concentrazione di solidi. Le specifiche complete e la scheda tecnica scaricabile si trovano qui.
Principio: assorbanza NIR a canale singolo, 730-970 nm
Campi di misura: fino a 0-16.000 FTU (0-4.000 EBC)
Cammino ottico: da 1 a 1.000 mm
Installazione: in linea, su tubazione
Applicazioni: carica in ingresso ai filtri, controlavaggio, uscita dei separatori centrifughi, concentrazione di polpa
Versione Ex: AF16-EX-N
TF16-N
Sensore a due canali per liquidi quasi limpidi, con la luce diffusa a 11° per le basse torbidità e l’assorbanza per quelle alte. Le specifiche complete e la scheda tecnica scaricabile si trovano qui.
Principio: luce diffusa a 11° (8 fotodiodi) più assorbanza in asse
Campo a luce diffusa: da 0-0,2 a 0-200 FTU
Cammino ottico: 40 mm standard
Calibrazione: in ppm, FTU o EBC
Installazione: in linea, su tubazione
Applicazioni: filtrato a valle dei filtri, rottura dei filtri, olio in acqua
Versione Ex: TF16-EX-N
DTF16
Sensore nefelometrico a tre canali per tubazioni, per il controllo della filtrazione e della velatura. Le specifiche complete e la scheda tecnica scaricabile si trovano qui.
Principio: assorbanza a 0° e luce diffusa a 11° e 90°, luce a banda larga 590-1100 nm
Campi di misura: diffusione da 0-0,4 a 0-100 FTU (0-0,1 a 0-25 EBC); assorbanza fino a 0-2.000 FTU
Cammino ottico: 80 mm standard
Prestazioni: risoluzione ±0,05 %, ripetibilità ±0,3 %, linearità ±0,5 % del campo
Corpo: acciaio 316L, DN 50-125, attacchi a saldare, finestre in zaffiro
Processo: fino a 20 bar e 120 °C in continuo
Applicazioni: filtrazione di birra e bevande, rottura dei filtri, dosaggio dei coadiuvanti
AS16-N
Sonda ad assorbanza della serie di fascia alta, con più cammini ottici selezionabili. Le specifiche complete e la scheda tecnica scaricabile si trovano qui.
Principio: assorbanza NIR a canale singolo, finestre in zaffiro senza guarnizioni
Campi di misura: fino a 0-6 CU, con cammino ottico da 1, 5, 10, 20 o 40 mm
Prestazioni: risoluzione ±0,05 %, ripetibilità ±0,5 %, linearità ±1 % del campo
Finitura e calibrazione: elettrolucidata N5 (Ra < 0,4 µm), adattatore di calibrazione con filtri tracciabili NIST
Processo: fino a 20 bar e 100 °C in continuo
Montaggio: a inserzione, porta da 25 mm tipo Ingold
Applicazioni: densità cellulare in fermentazione e biotecnologie
Un caso reale di misura della densità ottica in fermentazione, realizzato con sonde Optek ad assorbanza della serie ASD, è descritto nel test di quattro mesi sul torbidimetro di processo per fermentazione.
AS56-N
Stessa impostazione ottica e stessa porta dell’AS16-N, con costruzione più semplice ed economica. Le specifiche complete e la scheda tecnica scaricabile si trovano qui.
Principio: assorbanza NIR a canale singolo, finestre in zaffiro senza guarnizioni
Campi di misura: fino a 0-4 CU, con cammino ottico da 5 o 10 mm
Prestazioni: risoluzione ±0,5 %, ripetibilità ±1,0 %, linearità ±2 % del campo
Finitura e calibrazione: N6 (Ra < 0,8 µm), nessun adattatore di calibrazione
Processo: fino a 10 bar e 90 °C in continuo
Montaggio: a inserzione, porta da 25 mm tipo Ingold
Applicazioni: alimentare e bevande, separazione di fase latte e acqua
Altre situazioni del settore sono raccolte nella pagina sulle applicazioni dei torbidimetri in linea nell’alimentare.
Come scegliere il torbidimetro in linea giusto?
La prima domanda riguarda la torbidità attesa. Con un liquido quasi limpido conviene la luce diffusa, cioè TF16-N o DTF16. Con un liquido molto torbido o carico di solidi vanno meglio i sensori ad assorbanza. Usare l’assorbanza su un liquido limpido dà un segnale troppo piccolo; usare la sola luce diffusa su un liquido molto torbido fa perdere linearità, ed è il motivo per cui il TF16-N affianca un canale in assorbanza.
La seconda domanda è dove va montato lo strumento: su tubazione, sensore con corpo dedicato; in serbatoio o su una porta Ingold, sonda. La terza riguarda il processo. Pressione e temperatura distinguono le due sonde, e l’AS56-N non sostituisce l’AS16-N dove servono 20 bar o una calibrazione con filtri.
L’ultima è l’area di installazione. In zona classificata sono disponibili AF16-EX-N e TF16-EX-N.
Il convertitore da abbinare
Il sensore da solo non basta. AF16-N, TF16-N e le sonde AS si collegano ai convertitori Optek C4000 e C8000, che leggono il segnale, lo trasformano in un valore di processo e lo inviano al sistema di controllo.
Il C4000 gestisce da uno a quattro sensori ottici ed è disponibile anche con custodia antideflagrante omologata ATEX.
Il C8000 accetta uno o due sensori ottici, più due sonde di pH e due di conducibilità, con otto uscite 4-20 mA, e viene descritto nel nostro articolo sul convertitore universale.
Un campo di misura sbagliato non si corregge in calibrazione, e per questo il modello va scelto una volta sola, sul liquido reale. I torbidimetri in linea Optek sono disponibili presso Tecnova HT. Contattaci per saperne di più e seguici su Linkedin!