Messtechnik

So behält eine Brunnenvisualisierung Mineralwasser im Auge

| Autor / Redakteur: Christina Scheer* / Sariana Kunze

Der Mineralwasserabfüller Förstina Sprudel setzt bei seiner Brunnenvisualisierung auf Messtechnik von Jumo.
Der Mineralwasserabfüller Förstina Sprudel setzt bei seiner Brunnenvisualisierung auf Messtechnik von Jumo. (Bild: CC0 Public Domain, pixabay.com)

Der Mineralwasserabfüller Förstina Sprudel behält 14 Brunnen mit einer modernisierten Brunnenvisualisierung im Blick. Dabei überwacht ein Automatisierungssystem in Kombination mit Software, Füllstandssensoren und Leitfähigkeitssensoren die Reinheit und Qualität des Mineralwassers.

Wasser ist lebensnotwendig. Mehr als 50 Prozent des menschlichen Organismus besteht daraus. Um den Flüssigkeitshaushalt eines Erwachsenen richtig zu regulieren, sollte laut Experten eine Mindestmenge von 1,5 Liter Wasser pro Tag getrunken werden. Besser wäre jedoch ca. 1 ml Wasser pro 1 kcal zu sich zu nehmen. Bei 2.500 kcal am Tag ergibt dies eine empfohlene Wassermenge von 2,5 Liter. Ein wichtiges Instrument für die Regulierung des menschlichen Flüssigkeitshaushaltes ist das Mineralwasser, denn es versorgt den Körper nebenbei noch mit wichtigen Mineralstoffen und Spurenelementen. Einer der Top 20 deutschen Mineralbrunnenbetriebe bezieht sein Wasser aus 14 Brunnenanlagen unmittelbar an der Grenze zum Biosphärenreservat Rhön. Förstina Sprudel aus Eichenzell legt dabei sehr großen Wert auf die Reinheit und Qualität der firmeneigenen Mineralquellen. Das Wasser wird aus drei unterschiedlichen benachbarten Mineralwasserschichten gewonnen und direkt am Quellort abgefüllt. Die Förderung des Wassers wird dabei ständig mit einer Brunnenvisualisierung überwacht und kontrolliert. Nun wurde die alte Anlage aus Kapazitätsgründen modernisiert. Förstina Sprudel beauftragte hierfür den Messtechnikspezialisten Jumo aus dem benachbarten Fulda. Die neue Anlage sollte alle 14 Brunnen abdecken, mehr Flexibilität bieten und nachträglich weitere Brunnen anbinden können. Ein weiteres Ziel der Modernisierung war eine umweltfreundliche und nachhaltige Produktion, welche eine möglichst schonende Nutzung der Quellvorkommen ermöglicht. Um den gesetzlich vorgeschriebenen Nachweis gegenüber den zuständigen Behörden zu erbringen, kann Förstina mit dem neuen Automatisierungs- und Visualisierungssystem alle notwendigen Daten erfassen und übermitteln. So zum Beispiel auch Angaben für Entnahmemengen aus dem Tiefenwasser und Förderraten zur Brunnenabsenkung.

Pegelsonde überwacht den Wasserstand

Mit dem Automatisierungssystem Jumo Mtron T, der Visualisierungssoftware SVS 3000 und den Füllstands- und Leitfähigkeitssensoren werden aus den bis zu 4 km entfernten Brunnenanlagen folgende Werte an den Hauptserver übertragen: Die Gesamtentnahme in m3, die Förderleistung in m3/h, den Wasserstand in m, die Leitfähigkeit in µS/cm und die Betriebsstunden. Weitere Digitalwerte, wie die Anforderung von Tank, Pumpen-Betrieb und Pumpen-Störung, werden ebenfalls angezeigt.

Die eingesetzte Pegelsonde, Jumo Maera S28, erfasst in den Brunnenanlagen den Wasserstand über den hydrostatischen Druck. Die Pegelsonde kann dabei Füllhöhen von 0 ... 2,5 mWS bis 0 ... 100 mWS (Wassersäule) erfassen. Bei der Ermittlung der Füllhöhe gilt es zu berücksichtigen, dass jede Flüssigkeit eine temperaturabhängige Dichte aufweist. Diese Daten sind in Tabellenwerken dargelegt. Das Ausgangssignal gibt einen Mindeststrom von 4 mA aus, wodurch indirekt der Stromkreis einfach auf einen Kabel- und Leitungsbruch hin überwacht werden kann. Der integrierte Überspannungsschutz verhindert bei Blitzeinschlag eine Zerstörung der Pegelsonde. Das Kernstück der Pegelsonde stellt eine piezoresisitive Messzelle dar, die mit einer hohen Überlastfestigkeit und Langzeitstabilität sicher und zuverlässig arbeitet.

Das Mineralwasser wird mittels Pumpen von den Brunnen direkt in die Förstina-Abfüllanlage gefördert und dort als erstes einer Leitfähigkeitsmessung unterzogen. Die Leitfähigkeitsmessung an dieser Stelle ist einer Wareneingangskontrolle gleichzusetzen. Der Leitfähigkeitswert ist von der Mineralisation abhängig. Je mehr Mineralien vom Wasser bei seiner Bildung/Entstehung gelöst werden, umso höher ist der Leitfähigkeitswert. Die Mineralisation ist abhängig von den jeweiligen Gesteinsschichten, welche es im Laufe der Zeit durchläuft. Für die Messung der Leitfähigkeit wird bei Förstina ein Leitfähigkeitssensor, Jumo CTI-750, in Edelstahlausführung verwendet. Die integrierte Temperaturmessung ermöglicht dabei eine exakte und schnelle Temperaturkompensation, die bei der Messung der Leitfähigkeit von Bedeutung ist. Zusätzliche Funktionen, wie zum Beispiel die kombinierte Umschaltung von Messbereich und Temperaturkoeffizient, ermöglichen den optimalen Einsatz auch bei CIP-Prozessen. Zwei integrierte Schaltausgänge können frei zur Grenzwertüberwachung von Leitfähigkeit/Konzentration und/oder Temperatur programmiert werden. Die Bedienung erfolgt entweder über eine Folientastatur und Klartext-Grafikdisplay oder über ein PC-Setup-Programm. Durch einfaches Drehen des Gehäusedeckels ist ein Ablesen des Displays sowohl bei Montage in senkrecht oder waagerecht laufenden Rohrleitungen möglich.

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