artikel

Newton helpt bij dichtheidsmeting op baggerschepen

infra Premium

Newton helpt bij dichtheidsmeting op baggerschepen

Op een bewegend baggerschip is het voor het bepalen van de dichtheid van een opgepompte slurry niet voldoende om alleen het gewicht te meten. Ook de Tweede Wet van Newton en het meten van de optredende versnellingen zijn nodig.

Baggerschepen als de bekende sleephopper- en snijkopzuigers pompen het losgewoelde materiaal samen met water op. Belangrijk is dat het mengsel niet te dun is. Het is daarom gebruikelijk de verhouding tussen water en vast materiaal in zo’n sterk schurende ‘slurry’ te controleren met behulp van een dichtheidsmeter die werkt met een radioactieve bron. Daarbij valt de straling dwars door de slurrypijp op een sensor. Uit deze meting is de dichtheid van het mengsel op te maken om deze vervolgens zonodig bij te stellen. Nadelen van deze dichtheidsmeters zijn de beperkte nauwkeurigheid en de trage werking, waardoor ook het eventuele bijstellen vertraagd verloopt. Andere nadelen zijn de hoge wettelijke eisen aan het transport en gebruik van deze dichtheidsmeters en aan de opleiding van de operators.

In de tekst van octrooiaanvrage NL20011755 verwijzen Theo de Vries en Jasper Scholten direct naar een al eerder vastgelegd idee voor een dichtheidsmeter die zonder radioactiviteit zou moeten werken. Een weegcel meet het gewicht van een ‘vrij opgehangen’ pijpdeel waardoor het opgepompte mengsel stroomt. Uit dat gewicht en het bekende volume van het stuk pijp valt vervolgens de dichtheid van de slurry te berekenen. “Dat kan werken in een statische opstelling,” schrijven De Vries en Scholten, “maar niet op een schip dat door de golven rolt en stampt, waardoor het gemeten gewicht bij een op- of neergaande beweging verschilt van het werkelijke gewicht.”

Ook de dichtheidsmeter van beide uitvinders zelf werkt met een pijpdeel dat via flexibele verbindingsmoffen is gekoppeld aan de aan- en afvoerende delen van de slurrypijp. In een van de mogelijke uitvoeringen steunt het pijpdeel op een tweedelige constructie die alleen verticale bewegingen toestaat. Tussen het bovenste en het onderste deel van deze steunconstructie zit een krachtsensor die de erop uitgeoefende krachten meet. Op het bovenste deel zit bovendien een versnelingsmeter die de absolute versnellingen meet van het buisdeel tijdens de bewegingen van het schip. De bijbehorende rekeneenheid bepaalt de massa van het pijpdeel inclusief de slurry. Dit gaat met behulp van de Tweede Wet van Newton: Kracht is Massa maal Versnelling. Met de bekende nettomassa en het inwendige volume van het pijpdeel valt hieruit vervolgens eenvoudig de dichtheid van de slurry te berekenen.

De vinding is het stadium van het prototype ver inmiddels ver gepasseerd en Imotec heeft de ‘Newtonian Density Meter’ al aan enkele baggeraars verkocht. Directeur Jan Peters: “Voor hun is het een uitkomst, omdat ze nu van die radioactieve sensor af zijn. Het apparaat werkt bijzonder goed en is ook geschikt voor andere sectoren dan de baggerindustrie. Denk aan de mijnbouw, waar delfstoffen vaak ook als slurry worden getransporteerd.”

Imotec onderzoekt nog hoe ze het instrument het best in de diverse branches op de markt kunnen zetten.

Reageer op dit artikel