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Hydrostatische Füllstandsmessung

Der Klassiker stellt sich vor: Hydrostatische Füllstandsmessung

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. (BA) Enrico Bossart / Anke Geipel-Kern

Die tauchfähigen Pegel- und Tauchsonden messen in der Wasser- und Abwasserwirtschaft den Füllstand in Becken, Brunnen oder Gewässern (hier Wika LH-20).
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Die tauchfähigen Pegel- und Tauchsonden messen in der Wasser- und Abwasserwirtschaft den Füllstand in Becken, Brunnen oder Gewässern (hier Wika LH-20). (Bild: Wilo, Wika [M]-Herkersdorf)

Hydrostatische Füllstandsmessung ist ein echter Klassiker – aber einer mit Potenzial. Hygienische und zunehmend auch intelligente Sensoren verdrängen alternative Messmethoden, wodurch die Marktanteile stetig zu nehmen.

Der Anwender industrieller Füllstandssensoren sieht sich heute einer schier unüberschaubaren Anzahl verschiedenartiger Messprinzipien und alternativer Produkte in der Instrumentierung von Füllstandsmessstellen ausgesetzt. Die hydrostatische Druckmesstechnik gilt bereits seit vielen Jahren als das bedeutendste Messprinzip in der kontinuierlichen Füllstandsmessung. Dieser Fachartikel stellt die Grundlagen der hydrostatischen Füllstandsmesstechnik in praxisnaher und verständlicher Ausführung dar.

Die Bedeutung der hydrostatischen Füllstandsmesstechnik

Die Füllstandsmesstechnik unterlag in den vergangenen Jahrzehnten einem umfassenden Wandel, von der rein mechanischen Füllstandsmessung hin zu komplexen, elektronischen Sensoren verschiedenartiger Messprinzipien. Die große Zahl alternativer Technologien zur Messung des Füllstandes wie Hydrostatik, Reed-Kette, Magnetoresistivität, Radar, Ultraschall, Optik und viele mehr, bietet dem Anwender heute die Möglichkeit die bestgeeignete Sensorik für dessen individuelle Anforderungen auswählen zu können.

In der kontinuierlichen Füllstandsmessung gilt die hydrostatische Druck- bzw. Füllstandsmesstechnik mit einem Marktanteil von ca. 40%1 des Absatzvolumens als wichtigstes Sensorik- und Messprinzip. Noch deutlich vor der Ultraschall- und Radartechnik findet sich die hydrostatische Füllstandssensorik in mehr als jeder zweiten Messstelle wieder. Die enorme Bedeutung dieser Technologie spiegelt sich daher folgerichtig in deren stetigem Wachstum von 650 Mio. US$ im Vorkrisenjahr 2008 auf circa 770 Mio. US$ im Jahr 20131 deutlich wieder.

Was versteht man unter Hydrostatik?

Hydrostatische Drucksensoren dienen der Messung des Füllstandes bzw. der Füllhöhe einer Flüssigkeit. Die hydrostatische Druckmessung eignet sich für die Füllstandsmessung aufgrund der hydrostatischen Wirkung strömungsfreier Fluide. Dieses physikalische Prinzip beschreibt die Wirkung der Gewichtskraft einer ruhenden, sprich strömungsfreien Flüssigkeit auf einen Messpunkt. Diese auf einen spezifischen Messpunkt wirkende Gewichtskraft bezeichnet man üblicherweise als „hydrostatischen Druck“.

Die wichtigste Voraussetzung für die hydrostatische Füllstandsmessung ist das sogenannte „hydrostatische Paradoxon“. Dieses besagt, dass unabhängig von Form und Volumen eines Behälters, der hydrostatische Druck am Messpunkt eines Tanks oder Behälters ausschließlich zur Füllhöhe proportional ist (Bild 1). Somit ist trotz des scheinbaren Widerspruchs einer mit der Höhe überproportionalen Zu- oder Abnahme des Volumens bzw. Gewichts einer Flüssigkeit, der hydrostatische Druck am Messpunkt ausschließlich zur absoluten Füllhöhe und nicht zur Füllmenge proportional.

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