מדריך בחירת כלי מדידה לתעשיית המים
קבוצת נפטיון טכנולוגיות (Neptune Technologies), ספקית פתרונות טכנולוגיים לתעשיית המים, פרסמה נייר לבן ובו המלצות לבחירה נכונה של מכשירי מדידה לזרימה.
הנקודה הראשונה שיש לתת עליה את הדעת היא שאין כלל אחד שמתאים לכול. בחירה נכונה של כלי מדידה היא פונקציה של משתנים. ישנם שני סוגים עיקריים של כלי מדידה למים: כאלה עם רכיבים נעים (מד מכני), וכאלה שאינם כוללים רכיבים נעים (מד סולידי).
מדים מכניים מתבססים על כך שהמים עצמם יסובבו או ישנו את מיקומם של רכיבים בתוך המד, על מנת למדוד זרימה. מדובר בטכנולוגיה בת למעלה ממאה שנים. ואולם, מדים חדשים יותר מודדים זרימה בלי להכיל חלקים נעים, ובמקום זאת הם פועלים באמצעות גלים על-קוליים, שדות אלקטרומגנטיים או תנודתיות. חיכוך מכני מכרסם לאורך השנים ברמת הדיוק של מדים מכניים, ועל כן יהיו מדים סולידיים מדויקים יותר בטווח הארוך. אי הפגיעה בדיוק של המכשיר מפחיתה את הצורך בבדיקות שגרתיות, ומפחיתה את הסיכוי לשגיאות בקריאת המונה. נוסף על כך, מדים סולידיים יכולים לזהות זרימה גם בשיעורים נמוכים מאוד, לטובת קריאה מדויקת ואיתור דליפות משופר.
לשם בחירה נכונה של מכשיר מדידה סולידי יש לתת את הדעת לעיקרון תפעולי מרכזי, שנקרא שיעור דגימה: מדים סולידיים פועלים כמו מחשבים דיגיטליים, ומתרגמים בתהליך המכונה דגימה כמויות רציפות כמו שיעורי זרימה, טמפרטורה ולחץ. שיעורי דגימה גבוהים יניבו מדידות מדויקות יותר. במיוחד במקרים של שיעורי זרימה משתנים בחדות (כמו בבתי מגורים או במשרדים), מומלץ להשתמש במדים בעלי שיעורי דגימה גבוהים.
את המדים הסולידיים ניתן לחלק לסוגים שונים בהתאם למנגנון שלהם, ובעיקר לשלושת הסוגים הבאים: מַתְנֵדים פלואידיים, מדים אלקטרומגנטיים, ומדים על-קוליים.
צילום: GordonJ86
מתנדים פלואידיים מתבססים על אפקט קואנדה - תופעה בה סילון של נוזל או גז, המתקדם בצמידות למשטח קמור קלות, יתעקל עם המשטח במקום להתקדם ישר בכיוון התקדמותו (ע"ע ויקיפדיה) ועל נתיבי היזון חוזר כדי להפיק תנודתיות זרימה רגילה שניתנת לחישה אלקטרומגנטית. תכיפות התנודתיות היא ביחס ישיר למהירות הזרימה ולטמפרטורת הנוזל, וכך המכשיר יכול לחשב את שיעור הזרימה. הקושי בסוג הזה הוא שניתן ליישם אותו במגוון מוגבל של זרימות והוא אינו מסוגל לזהות מקרה של היפוך כיוון הזרימה. כמו כן, הסוג הזה אינו מוצלח במדידות בקנה מידה גדול יותר.
מד אלקטרומגנטי מתבסס על ההולכה החשמלית של החומר המצוי בזרימה, ושיעור הזרימה נקבע על פי המתח החשמלי שמופק בה. הדיגום נעשה באמצעות יצירת שדה מגנטי לשבריר שניה ורישום המתח שהתקבל באלקטרודות הפנימיות של המכשיר. מדידה בשיטה זו היא נכונה למקרים של זרימה מוגברת, בשל ההולכה הנמוכה של המים. בגלל יחס אות לרעש (Signal to noise), כלומר, העובדה שבשיעורי זרימה נמוכים מיטשטש הגבול בין המתח שמופק על ידי זרימת המים למתח חיצוני בלתי תלוי, מד מגנטי מתאים למקרים של זרימה בינונית עד גבוה. מד מגנטי מסוגל לזהות זרימה הפוכה ומסוגל מדוד נוזלים הכוללים מוצקים בתוכם ועל כן הוא טוב למדידת שפכים ובוצות תעשייתיות.
מדים על-קוליים מתבססים או על אפקט דופלר או על מדידת זמן מעבר. מדים המבוססים על אפקט דופלר מצריכים הכנסה של חלקיקים לנוזל ועל כן אינם מתאימים למדידת מי שתייה. מדים המבוססים על זמן מעבר שולחים גלים על קוליים אל המים ומחשבים את שיעורי הזרימה על פי הפער בזמן המעבר. יצירת גלים על-קוליים מצריכה הרבה פחות אנרגיה מאשר יצירה של שדה אלקטרו-מגנטי ועל כן תכיפות הדגימות תהיה גבוהה יותר בהתאם.
אפשר לסכם ולומר שמתנדים פלואידיים ומכשירי מדידה אלקטרומגנטיים מתאימים יותר למדידות מעבדה או ליישומים תעשייתיים ואילו מדידה על בסיס גלים על-קוליים תתאים יותר למערכות אספקת מי שתייה.
