Wat zijn de verschillende soorten watercontrolesystemen?
Water is de meest voorkomende verbinding op aarde. Regeling van watertemperatuur, stroomsnelheid, druk en zuiverheid beïnvloeden vrijwel elk door de mens gemaakt, biologisch en fysiek systeem. De unieke eigenschappen van water maken het het meest gebruikte oplosmiddel, warmtewisselingsvloeistof en reinigingsmiddel in de industrie. Besturingsstrategieën zijn ontworpen rond de eigenschap van het water dat in een bepaald proces wordt gebruikt.
De temperatuur van water in industriële toepassingen wordt geregeld door procesregelaars in warmtewisselaars. Water kan het koel- of verwarmingsmiddel zijn. In de radiator van een auto zorgt de hoge warmtecapaciteit van water ervoor dat het water warmte van de motor absorbeert. Het brengt vervolgens de warmte over naar de omgevingslucht door de beweging van lucht over de radiator. Klepregelaars verhogen of verlagen de waterstroom op basis van de afwijking van de gewenste temperatuur.
De stroomsnelheid van water is een probleem bij irrigatie, verwerkingsbedrijven en reinigingstoepassingen. Deze parameter wordt geregeld door bewakingsdruk in gesloten systemen. Omdat de diameter van de leidingen bekend is, kunnen drukwaarden worden omgezet in stroomsnelheden. Feedbacklussen in de elektronica van de controller zorgen voor een constant debiet.
In open systemen zoals irrigatiekanalen vangen spininrichtingen, zoals een schroefblad, de watersnelheid op. Door het dwarsdoorsnedegebied van het waterafgiftesysteem te kennen en de stroom in de tijd te volgen, kan het totale overgebrachte volume water worden verkregen. Het waterregelsysteem omvat handmatige en automatische poorten, kleppen en dammen.
Druk is de controleparameter bij de verwerking van veel materialen, evenals de winning van chemicaliën door water. De dampvorm van water is vaak het acterende middel in deze regelschema's. Druk is de basis van dit waterregelsysteem en wordt aangepast door de dampstroomsnelheid en temperatuur te regelen.
Zuiverheid van het water, of concentratie van een gewenste verbinding opgelost in het water, vormen de controlefactoren in een ander type waterregelsysteem. Online controlesystemen controleren de opgeloste stof op verschillende manieren. Het water kan worden geanalyseerd op veranderingen in elektrische geleidbaarheid, transparantie, zuurgraad of direct op concentratie door middel van verbindingsspecifieke instrumenten, zoals ionspecifieke elektroden. Offline besturingsstrategieën worden altijd gebruikt om een back-up te maken en online controles te kalibreren, met behulp van periodieke bemonstering en analyse.
Mensen zijn minder succesvol geweest in waterbeheersing door weersomstandigheden. Orkanen, tsunami's, overstromingen en andere natuurrampen veroorzaken enorme ravage en resulteren in het tragische verlies van vele levens per jaar. Dammen, oeverheffingen en waarschuwingssystemen die proberen een waterbeheersysteem te creëren, kunnen vaak geen enorme vernietiging voorkomen.
Biologische systemen maken gebruik van meerdere watercontrolesystemen die de waterstroom in en uit cellulaire structuren reguleren. Elk waterregelsysteem bewaakt dezelfde eigenschappen als zijn industriële tegenhangers. Epidermale cellen reguleren de temperatuur door de beweging van water over de huid. De bloedsomloop gebruikt drukregelaars om de bloeddruk en het niveau van opgeloste gassen in de bloedbaan te regelen. Lever- en niercellen regelen het niveau van voedingsstoffen en toxines in het bloed.