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Capteurs LDL – Séparation de phases et surveillance NEP - nouveau concept

Présentation des capteurs de conductivité d’ifm

Avantages

Réduit les inexactitudes des processus de nettoyage basés sur le temps.
La mesure effectuée sur chaque machine ou installation ou après chaque étape de processus permet de vérifier le produit et de confirmer la réalisation correcte du nettoyage ou du rinçage. La suppression du processus de nettoyage basé sur le temps permet d’effectuer le nettoyage et le rinçage en fonction des valeurs de conductivité.
Meilleure fiabilité opérationnelle avec signalisation lors du changement de recette et des cycles de nettoyage.
Lorsque les méthodes de nettoyage sont purement basées sur le temps, la concentration de produits chimiques dans le système de NEP n’est pas mesurée. Cela suppose que tout le système contient les produits chimiques aux bonnes concentrations et que la durée du cycle de nettoyage est suffisante.
Normalement, le temps de cycle comporte une certaine marge de temps pour garantir un nettoyage complet.
Comme ce temps de cycle est habituellement plus long que nécessaire, davantage d’énergie est consommée pour pomper et réchauffer les liquides. En outre, davantage de ressources (produits de nettoyage, eau, etc.) sont nécessaires.
Amélioration de la performance du process grâce à une grande flexibilité des points de mesure.
Le nombre supérieur de points de mesure permet une meilleure segmentation et l’optimisation du contrôle de votre process. Ces points de mesure supplémentaires fournissent les informations nécessaires pour réduire les temps de cycle et la consommation d’eau/de produits chimiques et d’énergie.
Design compact de haute qualité prévenant les défaillances et les arrêts non planifiés La famille LDL prévient les défaillances grâce à un transmetteur tout-en-un classé IP 68 / IP 69K. Les capteurs sont dotés d’un boîtier fermé en acier inox et d’une sonde PEEK. Ils se passent de boîte de raccordement et de presse-étoupe, éléments qui constituent souvent un point d’entrée de l’humidité dans les capteurs installés en milieu humide.
Installation et mise en service simples avec des capteurs plug and play.
De nombreux capteurs de conductivité courants sur le marché sont volumineux et encombrants ou sont équipés d’une sonde à boîtier électronique séparé nécessitant un réglage sur le terrain. La compacité de la série LDL permet une installation facile dans les petits systèmes/installations et réduit les contraintes mécaniques sur les conduites. Grâce au raccordement électrique M12 standard à 4 broches, il n’est pas nécessaire de câbler la boîte de raccordement; et comme le LDL est un transmetteur tout-en-un, il n’est pas nécessaire de le calibrer sur le terrain – c’est un appareil véritablement plug and play.
Le numéro de série du capteur permet de télécharger gratuitement un certificat usine sur notre site.

Grâce à IO-Link, la famille LDL peut offrir les avantages suivants:

  • Mesure de conductivité et de température via un seul câble
  • Résolution de mesure élevée sans mise à l’échelle
  • Changement de recette et réglages de l’appareil «à la volée»
  • Etat actuel de l’appareil
  • Histogramme des heures de fonctionnement
  • Mémoire interne pour les valeurs min. et max. de conductivité/température
  • Remplacement automatique d’appareil

Avec IO-Link, la résolution de la valeur de conductivité est constante sur toute l’étendue de mesure (c’est particulièrement important en cas d’utilisation de la version inductive) Un processus de NEP habituel utilise des produits chimiques à conductivité élevée et de l’eau de rinçage à faible conductivité. En cas d’utilisation d’une sortie analogique, le signal est étalé sur une plus grande étendue de mesure, ce qui réduit l’aptitude à détecter de petites modifications de la conductivité. Cela peut conduire à une non détection des résidus de produits chimiques dans l’eau de rinçage ou dans le produit.

 

Comparaison de la résolution d’IO-Link et des signaux analogiques

Etendue de mesure

(µS/cm)

Carte d’entrée analogique d’API

(12 bit)

IO-Link *
0 à 500 1 µS/cm 1µS/cm
0 à 5 000 2 µS/cm
0 à 15 000 4 µS/cm
0 à 100 000 25 µS/cm
0 à 500 000 122 µS/cm
0 à 1 000 000 244 µS/cm

*L'étendue de mesure du LDL100 est limitée à 15 000 µS/cm.

Applications

NEP (nettoyage en place)

Pour rester concurrentiel, il est important de minimiser les arrêts de production sans compromettre la sécurité et la qualité du produit. Surveillez la concentration de produit de nettoyage et déterminez si les produits chimiques ont été entièrement rincés dans toute la conduite.

Rapport d'application : processus NEP dans une laiterie

Une grande entreprise internationale de laiterie (avec des sites de production dans le monde entier) devait relever le défi d’améliorer son système d’analyse des liquides, en particulier en relation avec le NEP.

  • Taux de défaillance des capteurs de 50% par an – env. 1000€ par capteur
  • Coûts des arrêts – jusqu’à 90000€ par heure

L’entreprise a installé le LDL200 d’ifm. Au lieu de deux capteurs (un pour l’eau de rinçage à faible conductivité et un pour le produit de nettoyage à conductivité élevée), le LDL200 couvre l’ensemble de l’étendue de mesure des liquides à mesurer.

  • Coûts initiaux inférieurs
  • Encombrement inférieur
  • Réduction du besoin en maintenance et en formation
  • Pas de perte de signal en raison de limitations de la résolution

La vérification du processus NEP et de l’opération de rinçage était indispensable pour assurer une haute qualité du produit final.

Séparation de phases/vérification de produit

Indépendamment de l’opacité du fluide, la conductivité peut aussi être utilisée dans des applications où un capteur de turbidité ne fonctionne pas. La conductivité permet de détecter la séparation de phases entre l’eau de rinçage, les solutions de NEP contenant des bases ou acides et le produit. À cette fin, il suffit d’une différence mesurable de la conductivité du fluide.

(1. lait, 2. rincer, 3. soude, 4. acide)

La conductivité des fluides dans les systèmes NEP est reproductible.

Surveillance de fuites

Les échangeurs de chaleur utilisent un liquide pour réchauffer ou refroidir un autre liquide. Un capteur de conductivité - monté dans la sortie ou dans le récipient d’eau chaude du condenseur - permet de détecter facilement les fuites.

Cela permet aussi de déterminer que les liquides ne se sont pas mélangés et d’améliorer l’efficience et la qualité du processus de réchauffement/refroidissement.

Qualité d'eau

L’eau brute de lacs, de cours d’eau ou du robinet peut contenir des impuretés qui causent entartrage et corrosion dans les machines et installations industrielles – en particulier les échangeurs de chaleur, les tours de refroidissement et les chauffe-eaux. Comme la conductivité est une mesure de la concentration totale en ions, elle est idéale pour le contrôle de la déminéralisation. Assurez-vous que la qualité de l’eau est correcte pour lancer votre processus. Déterminez si l’eau est réutilisable à un autre endroit de l’installation ou dans le processus. Vous pouvez réduire votre consommation totale d’eau si l’eau de rinçage de la dernière opération de rinçage peut être réutilisée pour le prérinçage du cycle de nettoyage suivant.

Salinité

La concentration de sel (NaCl) dans l’eau peut être facilement surveillée au moyen de la conductivité. Il suffit de 5 grains de sel pour provoquer une différence de conductivité mesurable.

Les résidus ioniques peuvent être surveillés dans les installations de dessalage d’eau potable. La concentration d’eau salée peut aussi être surveillée pour améliorer la capacité de refroidissement de l’eau (diminution du point de congélation) et assurer la haute qualité des solutions salines dans l’industrie agroalimentaire.

Rapport d'application : salinité de l’eau de refroidissement

Un grand site de traitement de viande recherchait une solution pour automatiser ses réservoirs d’eau de refroidissement. Ces réservoirs contiennent une solution saline saturée. Celle-ci est utilisée pour diminuer la température de l’eau de refroidissement plus que ne le permet l’eau standard. Comme l’eau de refroidissement est en contact direct avec le produit, une solution sûre est requise.

La solution précédente était de procéder à des mesures manuelles périodiques par salinomètre dans chaque réservoir d’eau de refroidissement. La concentration en sel était ajustée en conséquence. C’était un processus fastidieux car plusieurs réservoirs sont disposés dans toute l’installation, et que leurs valeurs de tendance dépendent des différentes viandes emballées à refroidir. La concentration en sel était ajustée manuellement et les collaborateurs devaient réaliser très soigneusement ces procédures fastidieuses.

La conséquence critique - résultant d’une mauvaise mesure ou d’une concentration trop faible - était que le réservoir d’eau de refroidissement et/ou le système de refroidissement pouvait geler. Cela pouvait conduire à des arrêts et des temps de production perdus jusqu’au dégel des réservoirs. Un autre facteur était la qualité du produit: la solution saline est également utilisée pour aromatiser certains aliments. Des variations de concentration influencent l’intensité du goût. L’utilisation d’un excès de sel est un gaspillage de ressources et peut entraîner des dépôts ou des obturations dans le système.

Technologie

La conductivité est la mesure de la capacité d’une substance à conduire un courant électrique. Elle est influencée par la quantité d’ions libres (sels, acides, bases) dans le fluide ainsi que par la température du fluide: plus il y a d’ions libres, plus la conductivité est élevée. Typiquement, un capteur de conductivité consiste en deux plaques de métal au contact du fluide. Si l’on place deux électrodes dans un fluide conducteur et que l’on applique une tension, un courant passe.

Les ions chargés positivement (cations) se déplacent vers l’électrode chargée négativement et les ions chargés négativement (anions) se déplacent vers l’électrode chargée positivement. Plus il y a d’ions libres dans le fluide et plus élevée est la conductivité électrique du fluide, plus élevé est également le courant.

L’unité du SI pour la conductivité est le siemens par mètre (S/m). L’illustration ci-après présente les valeurs de conductivité pour certains fluides courants.

Il y a deux méthodes de mesure de la conductivité: galvanique et inductive. Le choix de la méthode utilisée dépend de la conductivité du fluide, de la corrosivité du liquide et de la teneur en matières en suspension.

Capteurs de conductivité galvaniques (LDL1xx)

Le capteur de conductivité galvanique d’ifm est doté de deux électrodes métalliques, comme les autres capteurs de conductivité à mesure directe. Dans notre conception, la différence est que le boîtier du capteur et la conduite métallique servent de première électrode, la sonde métallique du capteur faisant office de deuxième électrode.

Une tension est appliquée entre le bout de la sonde et le presse-étoupe du boîtier, et la circulation du courant est mesurée.

Capteurs de conductivité inductifs (LDL2xx)

Un capteur de conductivité inductif est constitué de deux bobines de fil métallique encastrées dans un corps de matière plastique (les produits ifm utilisent du PEEK). La première bobine (bobine émettrice) génère une tension électrique dans le liquide. Selon la conductivité du fluide, un courant alternatif apparaît alors. Il génère dans la deuxième bobine (bobine réceptrice) un champ magnétique alternatif qui est proportionnel à la conductivité du fluide.

La mesure inductive de conductivité présente plusieurs avantages:

  • Haute résistance à la corrosion grâce à la sonde PEEK.
  • Immunité aux matières solides dans le fluide tant que la voie de mesure n’est pas bouchée.
  • Pas d’influence des fluides à conductivité élevée.

Influence de la température

La conductivité d’un matériau dépend très fortement de la température – environ 1 à 5% par °C. Tous les capteurs de conductivité disposent d’une mesure intégrée de température pour compenser les changements de température dans le fluide.

Capteurs LDL – Autres caractéristiques

De l’humidité peut pénétrer dans la boîte de raccordement et dans les presse-étoupes. C’est souvent un point faible des capteurs installés en milieu humide. La famille LDL limite les défaillances grâce à un transmetteur tout-en-un classé IP68 / IP69K. Les capteurs ont un boîtier fermé en acier inox, une sonde PEEK et ne nécessitent ni boîte de raccordement, ni presse-étoupe.

Tous les capteurs de conductivité LDL sont fournis avec un certificat usine et sont prêts à fonctionner dès leur sortie du carton. Le numéro de série du capteur permet de télécharger gratuitement un certificat usine sur notre site.

Grâce à IO-Link, les capteurs peuvent aussi être calibrés sur le terrain avec le paramètre Calibration Gain (CGA) et par rapport à une solution standard ou de référence.

Sélecteur de produit

La famille LDL comporte deux versions:

  • Le LDL100, avec une étendue de mesure de 100µS/cm à 15mS/cm. Les fluides ayant une conductivité supérieure à 15mS/cm ne peuvent pas être mesurés, mais le capteur peut être utilisé pour la différenciation par rapport à un fluide à l’intérieur de l’étendue de mesure.
  • Le LDL2xx, avec une étendue de mesure de 100µS/cm à 1S/cm.

Sélecteur selon le fluide / la conductivité

1. Conductivité (µS/cm), 2. Eau ultra-pure, 3. Eau pure, 4. Eau sanitaire, 5. Eau potable, 6. Bière, 7. Lait, 8. Jus de fruits, 9. Acide phosphorique (1%), 10. Hydroxyde de sodium (1%), 11. Acide sulfurique (1%), 12. Acide chlorhydrique (1%), 13. Hydroxyde de sodium (5%)

Application

LDL100


LDL200


LDL201
Transition de phases (par ex. eau de rinçage / produit)
Différenciation / validation de produit
Surveillance des fuites (par ex. échangeurs de chaleur)
Qualité de l’eau (au-dessus de 100 µS / cm)
Concentration de produits chimiques dans le processus NEP  
Salinité  

Conditions de montage

Pour le fonctionnement correct, il faut respecter certaines directives.

Montage

Monter de préférence le capteur dans un tuyau ascendant pour garantir que le tuyau soit plein. Si le capteur est installé dans un tuyau horizontal, il doit l’être à un angle maximal de 45° par rapport à l’horizontale, pour éviter l’influence des bulles d’air et des dépôts.

Pour le LDL2xx, la voie de mesure doit être orientée parallèlement à la direction de l’écoulement. Une marque de direction est gravée au laser sur le boîtier du capteur et indique l’orientation correcte dans le tuyau

Diamètres nominaux des tuyaux / adaptateurs recommandés

Diamètres nominaux des tuyaux
LDL100

LDL200

LDL201
1" / DN25
E43306

Adaptateur process
Non recommandé Non recommandé
1,5" / DN38
E43310
Raccord à souder


E43307

Adaptateur process
Non recommandé Non recommandé
≥2" / DN50
E33229

Adaptateur process

E33309
Adaptateur clamp
E33213 Adaptateur pour tuyau à lait

E30130

Raccord à souder

FAQ