Sensore di livello del serbatoio a bordo: galleggiante, di pressione, a ultrasuoni o radar?

La maggior parte dei sensori per serbatoi non misura effettivamente la quantità di litri presenti nel serbatoio. Misurano invece, ad esempio, il livello del liquido, la distanza dalla superficie del liquido, la pressione, la resistenza o la capacità. Il sistema converte quindi il valore misurato in una percentuale o in litri.

Su un serbatoio rettangolare la relazione è semplice. Ma molti serbatoi delle imbarcazioni seguono la forma dello scafo e possono, ad esempio, essere significativamente più stretti sul fondo che in alto. In questo caso, il 50% dell'altezza del liquido non significa necessariamente che rimane il 50% del volume.

Pertanto, una buona calibrazione può essere almeno altrettanto importante quanto la precisione di misurazione del sensore.

1. Sensori resistivi per serbatoi: semplici e collaudati

I sensori resistivi per serbatoi sono utilizzati sulle imbarcazioni da decenni e sono ancora molto comuni per il monitoraggio del carburante e dell'acqua.

Un galleggiante segue la superficie del liquido e modifica la resistenza elettrica del sensore. I modelli più comuni prevedono un galleggiante all'estremità di un braccio mobile oppure un sensore verticale in cui il galleggiante si muove lungo un tubo o un'asta.

La tecnologia è economica, collaudata e relativamente facile da riparare. Lo svantaggio principale risiede nelle parti meccaniche. Il galleggiante può bloccarsi, usurarsi o essere danneggiato dai depositi.

Un vecchio donatore può diventare intelligente

Un sensore resistivo non deve necessariamente basarsi su un sistema a serbatoio tradizionale. L'intelligenza può risiedere, infatti, nell'elettronica che legge il segnale.

Ad esempio, Victron Cerbo GX è in grado di leggere i sensori resistivi dei serbatoi e di integrare i livelli con gli altri sistemi di monitoraggio dell'imbarcazione. Le informazioni relative ai serbatoi possono anche essere trasmesse tramite NMEA 2000.

Simarine offre un'opportunità simile attraverso, tra gli altri, SCQ25T e PICO.

Grazie all'elettronica moderna e alla calibrazione, è possibile compensare anche la forma irregolare del serbatoio e ottenere così una stima più precisa del volume effettivo.

Pertanto, non sostituite un sensore di serbatoio funzionante solo perché desiderate modernizzare il sistema di monitoraggio del serbatoio.

Per il gasolio e l'acqua dolce, un sensore resistivo tradizionale può ancora rappresentare un'ottima scelta.

2. Sensori capacitivi per serbatoi

I sensori capacitivi misurano il livello attraverso le variazioni della capacità elettrica e possono essere realizzati senza parti mobili.

Esistono anche soluzioni che, nelle giuste condizioni, possono rilevare il livello del liquido attraverso la parete di un serbatoio, ad esempio, in plastica. Ciò elimina la necessità di installare componenti meccanici all'interno del serbatoio.

Tuttavia, la tecnologia dipende dalle proprietà del liquido, dal materiale del serbatoio e dallo spessore delle pareti. Pertanto, è necessario selezionare il sensore più adatto alla specifica installazione.

3. Sensore di pressione

I sensori idrostatici misurano la pressione esercitata dalla colonna di liquido al di sopra del sensore. Maggiore è il livello del liquido, maggiore è la pressione.

Questa tecnologia non ha parti in movimento, funziona bene anche in serbatoi profondi e non richiede una visuale libera della superficie del liquido.

Lo svantaggio è che il sensore o il raccordo di pressione entrano normalmente in contatto con il liquido. Anche la densità del liquido influisce sulla relazione tra pressione e livello.

I sensori di pressione possono quindi rappresentare una valida alternativa, ad esempio, per l'acqua dolce e il gasolio, ma risultano meno interessanti laddove sporco e depositi costituiscono un problema rilevante.

4. Ultrasuoni: come un piccolo sonar nella vasca

Un sensore a ultrasuoni è montato sulla parte superiore del serbatoio ed emette un impulso sonoro verso la superficie del liquido. Misurando il tempo impiegato dall'eco per tornare indietro, il sistema è in grado di calcolare il livello.

Maretron TLM100 è un esempio consolidato e può essere utilizzato per gasolio, acqua dolce, acque reflue, acque nere e olio, tra le altre cose.

Il grande vantaggio è che non è necessario immergere nel liquido né un galleggiante né una lunga astina di livello.

Lo svantaggio è che il sensore necessita di un'eco libera. La schiuma, la struttura della vasca, gli ostacoli interni e l'inclinazione dell'imbarcazione possono influenzare la misurazione. I trasduttori a ultrasuoni presentano inoltre un'area in prossimità del sensore in cui la misurazione è limitata, la cosiddetta zona morta.

5. Radar: moderna misurazione senza contatto dei serbatoi

Anche il radar funziona tramite riflessioni, ma utilizza onde elettromagnetiche anziché il suono.

Questa tecnologia è particolarmente interessante laddove schiuma, gas, sporco e rivestimenti possono creare problemi ad altri principi di misurazione. I moderni sensori radar sono inoltre diventati sufficientemente piccoli da risultare interessanti anche per le imbarcazioni da diporto.

Tra le opzioni interessanti figurano Simarine STR1 e STR2, nonché Safiery STAR-Tank.

Simarine STR1: radar per l'impianto esistente

STR1 utilizza il radar per misurare il livello senza un galleggiante meccanico immerso nel liquido, ma può essere integrato con sistemi progettati per i tradizionali sensori analogici per serbatoi.

Questo rende STR1 particolarmente interessante quando si desidera passare alla misurazione senza contatto senza dover ricostruire l'intero sistema di monitoraggio del serbatoio.

Simarine STR2: radar diretto a NMEA 2000

STR2 si basa invece sull'integrazione diretta con NMEA 2000.

È una soluzione interessante in un impianto moderno dove le informazioni sul serbatoio devono essere visualizzate su un navigatore compatibile o su un altro display NMEA 2000.

La differenza tra STR1 e STR2 evidenzia un aspetto importante: la scelta non riguarda solo il metodo di misurazione del livello, ma anche le modalità di trasmissione delle informazioni al resto dell'imbarcazione .

Safiery STAR-Tank: radar wireless per Victron

Anche il carro armato Safiery STAR-Tank utilizza il radar, ma ha optato per una soluzione di sistema diversa.

Il sensore è alimentato a batteria e invia le informazioni sul serbatoio in modalità wireless tramite Bluetooth a un sistema Victron GX compatibile.

Su alcuni serbatoi non metallici, il sensore può essere montato anche esternamente sulla parte superiore del serbatoio.

In una corretta installazione, ciò può significare:

Niente galleggiante, niente astina di livello, niente cavo di segnale per il serbatoio e, in alcuni casi, niente foratura.

Esistono diverse soluzioni per l'acqua, le acque reflue e il combustibile, quindi è sempre necessario verificare i requisiti di installazione del modello in uso.

Tre percorsi diversi con il radar

Simarine e Safiery illustrano tre modi interessanti per utilizzare la stessa tecnica di misurazione di base.

Il Simarine STR1 utilizza il radar, ma può essere integrato con un sistema che prevede l'utilizzo di un sensore di livello per serbatoi più tradizionale.

Il sistema Simarine STR2 utilizza il radar e invia le informazioni relative al serbatoio direttamente al protocollo NMEA 2000.

Il sistema Safiery STAR-Tank utilizza il radar e invia le informazioni in modalità wireless al Victron GX.

La soluzione migliore dipende quindi in gran parte dall'elettronica già presente a bordo.

6. Quale tecnologia è più adatta a quale liquido?

Acqua dolce

L'acqua dolce è relativamente facile da misurare e la maggior parte delle tecniche funziona bene.

In un serbatoio rettangolare standard, un sensore resistivo o capacitivo tradizionale è spesso sufficiente. Il radar è particolarmente interessante se si desidera evitare componenti all'interno del serbatoio o semplificare l'installazione.

Il nostro verdetto: se l'idea è semplice, mantienila tale.

Diesel

Nel caso del diesel, una buona calibrazione diventa ancora più importante perché i serbatoi del carburante hanno spesso una forma irregolare e seguono il profilo dello scafo.

I sensori resistivi tradizionali funzionano ancora bene, mentre quelli a ultrasuoni e radar offrono misurazioni senza contatto.

Il Maretron TLM100 utilizza gli ultrasuoni, mentre i Simarine STR1 e STR2 sono esempi di alternative basate sul radar.

La nostra valutazione: dare priorità all'affidabilità operativa e a una buona calibrazione, non solo alla tecnologia di misurazione più avanzata.

Benzina

Quando si tratta di benzina, la sicurezza viene prima di tutto.

Un sensore che funziona con gasolio o acqua non è automaticamente adatto alla benzina. Il prodotto specifico deve essere progettato per serbatoi di benzina e installato secondo le istruzioni del produttore.

Ad esempio, il Maretron TLM150 è un sensore a ultrasuoni progettato specificamente per i serbatoi di benzina.

Il nostro consiglio: prima di installare un prodotto in un serbatoio di gas, verificate sempre la sua destinazione d'uso specifica.

Acque grigie

Le acque grigie possono contenere sapone, grasso, capelli e altri contaminanti che, nel tempo, possono compromettere i sensori meccanici.

È qui che la misurazione senza contatto diventa decisamente più interessante.

La nostra valutazione: gli ultrasuoni o il radar sono spesso alternative migliori rispetto al galleggiante meccanico.

Blackwater

La fossa settica è forse l'ambito di applicazione più ovvio per la misurazione senza contatto del livello dell'acqua.

Carta, rifiuti e rivestimenti creano un ambiente ostile per le parti meccaniche. Con il radar o gli ultrasuoni, la misurazione può invece essere effettuata dalla parte superiore del serbatoio.

La nostra valutazione: Iniziate esaminando le immagini radar o a ultrasuoni.

Lo standard NMEA 2000 non rende il trasduttore più preciso.

È facile credere che un sensore NMEA 2000 misuri automaticamente meglio di un sensore analogico.

Non è così.

NMEA 2000 è principalmente un metodo per trasportare informazioni:

Serbatoio → trasduttore → calibrazione → NMEA 2000 → display

Ad esempio, i modelli Maretron TLM100 e TLM150 utilizzano gli ultrasuoni per la misurazione vera e propria e poi inviano le informazioni sul serbatoio tramite NMEA 2000. Il modello Simarine STR2 utilizza il radar per la misurazione e NMEA 2000 per la distribuzione delle informazioni.

Anche un sensore resistivo tradizionale può fornire informazioni molto utili se funziona correttamente e il sistema dispone di buone capacità di calibrazione.

Le tecniche in breve

sensore resistivo
Un'alternativa semplice, economica e collaudata, soprattutto per l'acqua dolce e il gasolio. Lo svantaggio è la presenza di componenti meccanici nel liquido.

Sensore capacitivo
È privo di parti mobili e può contenere sia acqua che carburante. Il materiale del serbatoio, il fluido e l'installazione sono di fondamentale importanza.

Sensore di pressione
Adatto ad esempio per acqua dolce e gasolio, e funziona anche in serbatoi profondi. Il sensore normalmente entra in contatto con il liquido.

Ecografia
Misurazione senza contatto adatta a molti tipi di serbatoi. Schiuma, pendenza, ostacoli interni e zone morte possono influenzare il risultato.

Radar
Tecnologia senza contatto particolarmente interessante per le acque grigie e nere, ma utilizzabile anche per acqua e carburante con il prodotto giusto. Occorre valutare attentamente l'installazione e il materiale del serbatoio.

La benzina rappresenta un caso particolare. Indipendentemente dalla tecnologia di misurazione, è necessario utilizzare un prodotto specificamente progettato per la benzina.

Alcuni esempi concreti

Se si desidera collegare il sensore del serbatoio direttamente al protocollo NMEA 2000, il Maretron TLM100, che utilizza gli ultrasuoni, è un esempio, mentre il Simarine STR2 utilizza il radar.

Se si desidera modernizzare un impianto analogico obsoleto, potrebbe essere opportuno innanzitutto conservare il sensore resistivo esistente e collegarlo a un'elettronica moderna. Se si desidera anche convertire la misurazione in radar, il Simarine STR1 rappresenta un'interessante alternativa.

Se l'imbarcazione è già dotata di un Victron Cerbo GX, è possibile utilizzare direttamente i sensori resistivi compatibili già in possesso. Per i sensori con altri tipi di segnale, è disponibile il Victron GX Tank 140.

Se invece preferite la misurazione radar wireless integrata con Victron GX , il Safiery STAR-Tank rappresenta una soluzione interessante.

Conclusione: scegliete con criterio, non con tecnologia.

L'indicatore del livello del carburante più avanzato non è automaticamente il migliore.

Per un semplice serbatoio di acqua dolce, un sensore resistivo tradizionale può funzionare perfettamente. Se l'imbarcazione è già dotata di sensori funzionanti, l'elettronica moderna può fornire una migliore visualizzazione e calibrazione senza la necessità di ricostruire i serbatoi.

Per il gasolio, la forma del serbatoio e la possibilità di una buona calibrazione sono particolarmente importanti.

Per le acque grigie e soprattutto per le acque nere, i sistemi radar e a ultrasuoni senza contatto offrono maggiori vantaggi perché i componenti meccanici non devono essere immersi nel liquido sporco.

Il radar rappresenta uno sviluppo particolarmente interessante. Il Simarine STR1 dimostra come il radar possa essere utilizzato per modernizzare un'installazione più tradizionale, mentre l'STR2 si integra in un sistema NMEA 2000. Safiery propone una terza via attraverso l'integrazione wireless con Victron GX.

Quindi, invece di chiedere:

Qual è il miglior indicatore del livello del carburante?

è meglio chiedere:

Quale sensore è più adatto al liquido, alla forma del serbatoio e all'elettronica già presente a bordo?

Guida rapida

Serbatoio d'acqua dolce semplice: inizia con un sensore resistivo o capacitivo.

Sensore del serbatoio funzionante esistente: se possibile, conservarlo e integrarlo con l'elettronica moderna.

Passaggio dal trasduttore tradizionale al radar: prendiamo ad esempio il Simarine STR1.

Collegamento diretto del radar a NMEA 2000: Simarine STR2 è un'opzione interessante.

Ultrasuoni con collegamento diretto a NMEA 2000: Maretron TLM100 o TLM150 per benzina.

Diesel: sensori resistivi, a ultrasuoni o radar possono funzionare bene. Prestare molta attenzione alla calibrazione.

Benzina: utilizzare esclusivamente un prodotto specificamente progettato per serbatoi di benzina.

Acque grigie: Iniziate esaminando gli ultrasuoni o il radar.

Acque nere/Fosse settiche: Radar o ultrasuoni sono in genere le tecnologie più interessanti.

Imbarcazione con Victron GX: innanzitutto, verificare se è possibile collegare i trasduttori esistenti. Per il radar wireless, Safiery STAR-Tank è un'opzione.