Medidor de Turbidez – TurbSense^®

Las plantas de tratamiento de aguas y plantas de desinfección secundaria suelen sufrir problemas parecidos en todos los lugares del mundo. El primero es la falta de infraestructuras de comunicación SCADA, el coste de la instalación de estos sistemas puede llegar a ser prohibitivo. El segundo es la falta de una infraestructura de control central de DCS, cuyo precio también puede ser muy elevado. A menudo, estas plantas de tratamiento de agua están ubicadas en lugares remotos y de difícil acceso.

Pi ofrece una solución asequible a estos tres problemas, a los que se enfrentan muchos ingenieros del sector del agua en todo el mundo. Con un controlador CRIUS® dispone de la capacidad integrada de ofrecer una SCADA de pequeña escala, así como un control PID completo online. Los sensores (de cloro, pH, turbidez…) son adecuados para su uso en operaciones de larga duración y no necesitan de la intervención de un operador.

Para ver una demostración de las capacidades remotas del CRIUS®, haz clic aquí.

Para obtener más información sobre las capacidades de control del CRIUS®, haz clic aquí.

Si quieres escuchar las opiniones de otros clientes que han probado los controladores con múltiples parámetros CRIUS®, te recomendamos contactar con nosotros.

Existen dos maneras de calibrar casi cualquier sensor, y TurbSense no es una excepción. La primera es utilizar otro dispositivo, como un medidor de turbidez manual portátil, para determinar el nivel de turbidez de la muestra que TurbSense está midiendo. La segunda es colocar el TurbSense en una muestra con un nivel de turbidez conocido de antemano. Lo habitual es que se necesite colocar el otro sensor de turbidez online en ‘cero’ para dar dos puntos al sensor que le permitan realizar la calibración, pero el TurbSense utiliza varias leyes fundamentales de la óptica que convierten a ese ‘cero’ en algo innecesario (patente solicitada).

Zafiro se utiliza para las ventanas, ya que es resistente y resistente a los arañazos (mucho más que el vidrio o cuarzo). Su uso también permite que las ventanas sean finas (porque es más fuerte) y por lo tanto tienen buena transmisión óptica.

La temperatura máxima de la muestra que se está monitoreando es de 50°C. Elegimos 50°C porque está bien dentro de los límites de los componentes electrónicos que usamos y todavía nos da una buena gama o temperatura para medir la turbidez en línea.

Usted puede si la turbiedad es lo suficientemente alta o la tubería es lo suficientemente grande. Para lograr un alto nivel de rendimiento, TurbSense utiliza una poderosa fuente de luz y óptica sensible. Esto significa que en un tubo, las reflexiones de las paredes y las curvas pueden causar lecturas inexactas. Cuanto mayor es la turbidez, más cerca pueden estar las superficies reflectantes de modo que no sea necesario poner el medidor de turbidez en línea TurbSense en una tubería de 200NTU.

Para un rendimiento óptimo, coloque una unidad Autoclean en el sensor. Esto puede usarse para limpiar periódicamente la ventana del sensor para asegurar la mayor precisión en las lecturas. Trate de evitar colocar el sensor en la luz solar directa, ya que la óptica sensible puede captar la luz infrarroja emitida por el sol.

La cámara de flujo elimina las burbujas arrastradas para evitar que causen una interferencia en las mediciones. Su construcción de polipropileno negro elimina la luz dispersa y la tapa elimina la luz ambiente, ambas fuentes potenciales de interferencia en las mediciones. Para más detalles, por favor vea nuestra Nota Técnica, Burbujas en las Mediciones de Turbidez.

Why does the market need another turbidity sensor when so many are already available?

The simple answer to this question is that current sensors cannot overcome all of the common issues relating to online turbidity measurement. Pi’s new, patent applied for, TurbSense^® has a solution for all these problems:

Did you know that…

… the TurbSense^® uses a patent applied for measurement method which means background light and electronic drift have no effect?
… Pi’s TurbSense^® provides a resolution of 0.001 NTU up to 1000 NTU using a single point calibration with no zero required?
… the TurbSense^® flow cell ensures the measurement is unaffected by both entrained and nucleated bubbles?

The problems with turbidity sensors and the TurbSense^® solutions.

Bubbles

All turbidity sensors are severely affected by bubbles because they affect the optical properties of the water they are in. To a sensor these bubbles look like turbidity. Bubbles can become entrained in the sample water and, when pressure is reduced, dissolved gases in the water can also nucleate on any surface as bubbles, including the sensor window. Both nucleated and entrained bubbles can result in erroneous readings, affecting the reliability of the measurements.

Pi’s CRONOS^® and CRIUS^® TurbSense^® can utilise a flow cell, in which the sample flow passes through a baffle system, forcing the entrained air out of the sample. Furthermore, the TurbSense^® can regularly drop the level of the water in the flow cell, causing any nucleated bubbles on the sensor to burst. These simple, yet highly effective features ensure the turbidity sensor is free of interference due to entrained and nucleated bubbles.

Calibration

Most nephelometric turbidity analysers either need a ‘factory set’ zero which can drift over time or a ‘zero NTU’ sample to determine the ‘zero’ during a calibration. It is almost impossible to source a ‘zero NTU’ sample due to the ease of contamination, so determining the ‘zero’ of a turbidity analyser is a big problem…but not for the TurbSense^®!

Pi’s CRONOS^® and CRIUS^® TurbSense^® has a very clever and simple calibration system, removing the need for a ‘zero’. Pi’s TurbSense^® takes advantage of the linear nature of 90° nephelometric turbidity to determine the zero. By halving the output light from the sensor the TurbSense^® halves the detected light at a constant turbidity. Therefore, the zero can be back calculated which removes any drift and ensures the most accurate zero achievable.

To see a technical discussion on the measurement techniques employed by the TurbSense^®, click here.

Fouling of optics

Turbidity probes are used in a wide variety of water applications from potable to waste waters. In many applications, the sample water can contain materials which can foul the optics preventing consistent accurate measurements. Both particulates and bubbles could partially or completely block sensor optics. Taking the sensor out of a sample to manually clean is an inconvenience to an industrial process as it may need shutting down to do this. Pi’s TurbSense^® ensures fouling is never a problem and manual cleaning is rarely required by utilising the autoclean functionality in which water can be jetted across the optics, effectively keeping the sensor clean.

Poor accuracy at low level turbidities

Often as a result of manufacturers setting a zero, any subsequent drift from electronics results in small errors. At low level turbidities, small errors can lead to a significant impact on the accuracy of the measurements. Due to the patent applied for optical calibration method used by the TurbSense^® this is never an issue. Any drift is removed when a new zero is established on calibration. Using this approach the end user can always have confidence in the measurements made by TurbSense^®.

To summarise, Pi’s TurbSense^® has all the functionality required to provide a highly accurate and reliable system. The instrument is free from the issues so many of the current online turbidity instruments are plagued by, and with full functionality the instrument remains competitive on price. If you would like to speak to one of our sales team about how Pi’s TurbSense^® could be of use to your application, or if you have any other questions about Pi’s instrumentation, please contact us.

For a technical discussion on the effect of bubbles, click here.
For a technical discussion on the measurement techniques employed by the TurbSense^®, click here.

A Water Treatment Works in Georgia, US, recently trialled a TurbSense^® online turbidity analyser from Pi (supplied by Pi’s US technology partner, Chemtrac Inc.).

The instrument was installed on the Raw Water inlet alongside a different manufacturer’s surface scatter turbidity meter. The results of the instruments were compared against a HACH 2100N Laboratory Turbidimeter.

The Plant

The trial plant had used the competitor’s surface scatter for some time on their raw water, however they found that the accuracy of their results vs their HACH 2100N Laboratory Turbidimeter was poor, and they therefore trialled the TurbSense^® as a potential alternative.

Auto-Cleaning

TurbSense^® was equipped with its autoclean capability, which actively cleans the sensor with a water jet to remove dirt from the sensor tip on a regular basis, however this wasn’t used during the trial so the customer could see how quickly the sensor fouled.

Results

Measurements from the 6th of January 2017 to the 31st January 2017 have been used to demonstrate the variation between the two analysers. This data set was chosen to be representative of the whole trial.

The trial found that the CRIUS^® TurbSense^® from Pi (HA4 from Chemtrac in the USA) provided the most accurate and reliable turbidity meter. Graph 1 shows the correlation between the HACH Laboratory Turbidimeter and the Pi TurbSense^® online turbidity meter. The graph clearly shows that online results and lab results have a high correlation. The three results circled are anomalous and are probably due to a sampling error.

Graph 2 continues the correlation between the online and laboratory results.

Graphs 3 and 4 both show the same data set, but this time for the online surface scatter results plotted against the laboratory results. An x-y plot of laboratory results vs the surface scatter turbidity meter results shows a very poor correlation between them.

Conclusion

The data from the trial clearly shows a highly reliable correlation between the actual turbidity (as determined by the bench top lab unit) and the TurbSense^® online turbidity meter from Pi. Perhaps surprisingly, and counter intuitively, the results show a much better correlation with the sample contacting TurbSense^® than with a competitor’s non-contacting surface scatter turbidity meter.

If you would like more information about Pi’s turbidity sensor or any other Pi products, or would like to discuss an application with us, please contact us.

En muchas instalaciones de la industria del agua se tienen dificultades diarias para que la instrumentación siga funcionado correctamente a pesar de la contaminación. Pero ¿sabías que…

… Process Instruments dispone de sistemas de auto-limpieza y de limpieza automática para la mayoría de los sensores?
… que estos sistemas de eliminación de contaminantes pueden extender la vida útil de los sensores y reducir drásticamente la necesidad de mantenimiento constante?
… que los sistemas de auto-limpieza/limpieza automática de Pi son asequibles, sencillos y no dan problemas gracias a su diseño?

¿Cuál es el problema?

Contaminación de sensores

Independientemente del proceso que se esté controlando, a menudo la muestra de agua puede contaminar el sensor y generar resultados erróneos. La solución obvia a este problema es limpiar el sensor. Sin embargo, ¿cada cuánto deberían inspeccionarse y limpiarse cada uno de los dispositivos? La necesidad de limpieza es demasiado frecuente: un régimen de inspección y limpieza habitual requiere de tiempo y de mucho dinero. Y si se opta por no limpiar los sensores lo suficientemente a menudo, los dispositivos pueden arrojar resultados erróneos y acabar estropeándose antes de tiempo.

¿Qué solución ofrecemos?

Sistemas de limpieza Autoclean y Autoflush de Process Instruments

Los sistemas de limpieza automática Autoclean/Autoflush de Process Instruments son sencillos, confiables y fáciles de mantener, además de una alternativa ideal a los mecanismos mecánicos de limpieza, que pueden taponar los dispositivos y romperse. Con nuestros sistemas, el sensor se mantendrá limpio y sin contaminación durante largos períodos de tiempo. Lo único que tendrás que hacer es pulverizar el sensor/sonda con agua limpia o aire. El ciclo de limpieza del sensor se activa a través del controlador de Pi, desde el que el usuario puede seleccionar la duración y frecuencia del lavado para que, independientemente de la suciedad que se haya acumulado en la sonda, ésta permanezca impoluta. Ni el armazón del sensor ni el dispositivo de limpieza cuentan con piezas extraíbles, por lo que no será necesario sustituir ni revisar nada: lo único que necesitarás es colocar una sencilla válvula en un lugar fácilmente accesible.

Con los sistemas de limpieza automática Autoclean y Autoflush de Pi no sufrirás problemas de contaminación en tus sensores durante semanas, ¡e incluso durante meses!

Una solución para cada aplicación

Autoclean

Este dispositivo puede incorporarse a nuestros sensores de pH, ORP, de turbidez, de sólidos en suspensión y de oxígeno disuelto (DO). Está formado por un tapón que dirige el flujo del agua limpia (o del aire, en el caso de los sensores de oxígeno disuelto) a lo largo de todo el sensor, retirando la suciedad. Una única válvula ubicada en un lugar fácilmente accesible se encarga de controlar la limpieza.

Equipado con autoverificación

Si se utiliza aire para limpiar un sensor de oxígeno disuelto, el sistema también puede verificar de forma automática que el sensor sigue respondiendo correctamente. Esto hace que no sea necesario retirar el sensor de la muestra durante meses.

Autoflush

El sistema Autoflush está recomendado para sensores que requieren el montaje de celdas, como los sensores de cloro, ozono y dióxido de cloro. El dispositivo dispone de válvulas integradas que inician/paran el flujo de la muestra de forma automática y que controlan el flujo de agua limpia más allá de la sonda. El usuario puede configurar el intervalo de limpieza, así como la duración de ésta, con el objetivo de evitar la contaminación de la célula de flujo y del sensor. En el caso de contaminantes que ensucien mucho o que sean particularmente difíciles de retirar, se puede utilizar un flujo de agua tibia para facilitar la limpieza.

Gracias a las opciones presentadas arriba, y sea cual sea la aplicación o el parámetro que se esté midiendo, en Process Instruments seremos capaces de ofrecerte un sistema de control que no sólo será preciso, exacto y duradero, sino que también se mantendrá limpio y libre de contaminación, lo que ahorrará tanto tiempo como dinero al operador.