#AkademiaAutomatyki

26 Sierpień 2020

Czym mierzyć mętność i barwę roztworów w przemyśle?

Zmętnienie cieczy i jej barwa to często kluczowe parametry w wielu procesach technologicznych. Do określenia mętności i barwy różnych cieczy w warunkach przemysłowych stosuje się urządzenia zwane fotometrami.

Teoretyczne podstawy fotometrii i zasady pomiarów opracowano w XIX i na początku XX wieku. Jednak dopiero rozwinięta elektronika, oferująca sprawne fotoelementy, spowodowała rozpowszechnienie się pomiarów fotometrycznych (w szczególności tzw. fotometrii obiektywnej). Tym co wykorzystująfotometry w pomiarze jest światło, czyli promieniowanie elektromagnetyczne, wykorzystywane w szerokim zakresie długości fal: od ultrafioletu, poprzez światło widzialne, do bliskiej podczerwieni.

Pomiary fotometryczne sprowadzają się do określenia stopnia osłabienia strumienia światła w wyniku przejścia przez mierzone medium. Ta prosta zasada została naukowo sformułowana w postaci prawa Lamberta-Beera, które mówi, że absorbancja (czyli logarytm dziesiętny ilorazu natężenia monochromatycznej wiązki światła, wchodzącej do ośrodka absorbującego i natężenia wiązki wychodzącej) jest wprost proporcjonalna do grubości warstwy i stężenia (własności) roztworu. Tyle teorii, a w praktyce?

Fotometry przemysłowe optek-Danulat

Pomiar mętności

Pomiar mętności polega na określeniu natężenia światła promieni, odchylonych przez cząstki zawieszone w cieczy. Ciecz przepływająca przez komorę pomiarową, prześwietlana jest strumieniem światła. Po drugiej stronie komory znajdują się promieniście usytuowane detektory, wyłapujące promienie, które zmieniły tor na skutek odbicia się od cząsteczek zawartych w przepływającej cieczy. Im więcej cząsteczek w cieczy, tym więcej promieni trafiających do detektorów. Pomiar zmętnienia jest stosunkowo najczęstszym „zajęciem” dla fotometrów. Fotometry niezbędne są przy kontroli procesów filtracji – pozwalają nie tylko określić jakość produktu, ale także uchwycić moment awarii (np. przebicia filtra). Fotometry wykorzystywane są również do kontroli zanieczyszczeń kondensatu, wykrywania śladowych ilości oleju w wodzie, dawkowania katalizatorów oraz do kontroli mętności piwa (a raczej jej braku).

Najlepszy efekt pomiarowy uzyskuje się jeśli detektory są odchylone o kąt 1° w stosunku do osi promienia padającego. Niestety z przyczyn technicznych jest to niewykonalne, ponieważ nie da się wywiercić tak blisko siebie otworów na detektory, aby wzajemnie na siebie nie zachodziły. Z tego względu wybrano kąt 11°. Niestety odchylenie o 11° najsłabiej reaguje na cząstki wielkości koloidów – problem dotyczy głównie browarów. Tutaj najskuteczniejszy jest kąt 90°. Z tego powodu, wiodący producent fotometrów – niemiecka firma optek-Danulat – opracował czujnik dokonujący równoczesnej detekcji cząstek pod kątem 11° oraz 90°.

Pomiar barwy

Pomiary barwy znajdują zastosowanie m.in. w kontroli zabarwienia różnych produktów (piwa, syropu cukrowego, soków), kontroli procesów odbarwiania, zawartości wtrąceń w mediach procesowych (np. żelaza w kwasie solnym), miedzi, niklu, chromu w kąpielach galwanicznych, detekcji katalizatorów, stężenia glonów.

Pomiar barwy wykorzystuje także prawo Lamberta-Beera – im bardziej intensywna barwa roztworu, tym większa różnica między natężeniem światła wchodzącego i wychodzącego. Oczywiście kluczową sprawą jest dobór właściwej dla danego pomiaru (barwy) długości fali świetlnej i tzw. długości drogi optycznej. Niestety nie ma uniwersalnego wzorca barwy. Na potrzeby różnych branż opracowano wiele skal barw. W browarnictwie używana jest skala EBC, w cukrownictwie ICUMSA, w produkcji wody pitnej skala kobaltowo-platynowa. Wobec braku korelacji między skalami, optek-Danulat oferuje pomiary we wszelkich stosowanych skalach (EBC, Gardner, HAZEN, ICUMSA, Lovibond, skala jodowa, ASTM, SAYBOLD i inne).

Na zakończenie

Fotometry są coraz powszechniej stosowane w różnych zakładach przemysłowych. W wielu przypadkach wypierają one metody tradycyjnej analizy chemicznej. Fotometria jest bowiem szybka, tania w eksploatacji (brak jakichkolwiek odczynników, bardzo długa żywotność układów) i niezwykle pomocna przy automatyzacji procesów przemysłowych.

Czytaj także

13 Listopad 2014

Ile kosztuje powietrze?

Powietrze stosowane jest w wielu różnych procesach od pneumatyki siłowej, przez transport materiałów sypkich, po napowietrzanie rożnych mediów. Sprężone powietrze jeszcze kilka lat temu traktowano niemalże jako darmowe medium – powietrze jest i nie trzeba zastanawiać się nad kosztami jego wytworzenia. Sprawa zmieniała się (lub zmienia) z uwagi na rosnące dziś ceny energii elektrycznej i perspektywy jeszcze większych podwyżek w przyszłości. Bo powietrze kosztuje i to sporo. A jak dużo ?

22 Marzec 2021

Pomiar poziomu w szlamatorze

Pomiar poziomu w branży budowlanej to nie lada wyzwanie. Stosowane surowce czy półprodukty mają trudne do okiełznania przez czujniki poziomu właściwości – oblepiają, pylą. Dodatkową przeszkodą są elementy konstrukcyjne umiejscowione w zbiornikach / urządzeniach podlegającym opomiarowaniu. Taką właśnie trudną, z punktu widzenia pomiaru poziomu, sytuacją mamy do czynienia mierząc poziom w szlamatorach.

04 Listopad 2020

Kontrola gorączki w czasie covid

Do niedawna globalna pandemia wydawała się jedynie katastroficzną wizją filmów typu science-fiction czy thrillerów. Rok 2020 pokazał, że fikcja stała się realna, a my musimy nauczyć się żyć z wszechobecnym zagrożeniem. Jak już wiemy, wysoka temperatura ciała jest głównym objawem zakażenia SARS-COV-2, a jej kontrola stała się metodą względnego zabezpieczenia się przed zakażeniem większej ilości osób. Termowizja okazała się rozwiązaniem idealnym, zapewniającym automatyczny, zdalny pomiar, pozwalający na wychwytywanie osób potencjalnie zakażonych.

30 Styczeń 2015

Kawitacja – jak zapobiegać kawitacji na pompach

Kawitacja to gwałtowne zjawisko polegające na przemianie cieczy w gaz pod wpływem zmniejszenia ciśnienia.Dzieje się tak na przykład w wąskich otworach zaworów lub na powierzchni łopat wirników pomp. Kawitacja jest najczęściej bardzo niepożądanym i szkodliwym zjawiskiem doprowadzającym w konsekwencji do uszkodzeń nawet najtrwalszych materiałów.Tworzące się na ułamek sekundy pęcherzyki gazu zapadając się wywołują bowiem nawet kilkusetkrotny lokalny wzrost ciśnienia i niszczącą falę uderzeniową. Jak się przed tym przestrzec? Wykrywać na czas!

18 Lipiec 2018

Do rozliczeń i technologiczne, czyli kilka słów o przemysłowych ciepłomierzach

Urządzeniami pomiarowymi służącymi do pomiaru ilości ciepła są ciepłomierze, które są de facto układem kilku urządzeń. Układy mierzące ciepło różnych mediów są powszechnie stosowane zarówno w warunkach domowych, jak i zakładach przemysłowych.

28 Maj 2021

Kamera termowizyjna do aplikacji wysokotemperaturowych

Kamera termowizyjna w życiu codziennym wykorzystywana jest nie tylko w przemyśle, ale również w budownictwie, w branży samochodowej, automatycznych systemach do pomiaru temperatury a nawet smartfonach. Dzięki rozwojowi technologii termowizyjnej możliwe staje się jej zastosowanie do kontroli i automatyzacji procesów produkcji przemysłowej w aplikacjach wysokotemperaturowych.

24 Listopad 2025

Skale temperatury – przegląd i konwersje

Temperatura otacza nas każdego dnia — od prognoz pogody, przez pracę urządzeń, aż po procesy przemysłowe. Ale czym właściwie są skale temperatury, jakie istnieją i jak przeliczać wartości między nimi? W tym wpisie prześledzimy najważniejsze skale temperatury, ich genezę, zastosowanie oraz wzory przeliczeniowe.

02 Luty 2026

Pomiar poziomu buraków – klucz do efektywnej produkcji cukru

Buraki kontraktowane są przez cukrownie w III i IV kwartale na kolejny rok, a skup rozpoczyna się we wrześniu i trwa do końca listopada. Surowiec może być dostarczany bezpośrednio z pól przez plantatorów lub transportowany wynajętymi środkami transportu. Buraki magazynowane są na składowiskach i, aby cukrowania miała dane o ich ilości i optymalizowała ich dostawy, potrzebny jest pomiar poziomu.

22 Styczeń 2015

Dobór odwadniacza w systemie parowym – na co zwrócić uwagę?

Aby uzyskać wszystkie korzyści jakie niesie za sobą stosowanie odwadniaczy należy je odpowiednio dobrać. Nasz idealny odwadniacz powinien cechować się minimalnymi stratami pary przy odprowadzaniu kondensatu, powietrza i CO2 z systemu parowego. Powinien działać stosunkowo szybko, charakteryzować się długą żywotnością, odpornością na problem występowania zanieczyszczeń i przeciwciśnienia, czy też odpornością na korozję.

27 Listopad 2020

System termowizyjnej kontroli temperatury paliwa a monitoring na układach transportujących węgiel i biomasę

Termowizyjny system punktów zapalnych na taśmociągach przy wykorzystaniu węgla i biomasy w procesie wytwarzania energii cieplnej jest skutecznym rozwiązaniem problemów eksploatacyjnych i związanych z nimi niebezpieczeństwem.