A dificuldade de se aplicar a automação industrial tende a variar de acordo com a complexidade do processo em questão.
O âmbito industrial é composto por processos de fabricação que envolvem conhecimentos variados e característicos de diferentes engenharias, então cabe ao Engenheiro de Controle e Automação se preparar para esses desafios.
Por exemplo, um dos processos mais comuns presente nas indústrias, é o que envolve a mecânica dos fluidos.
O fluido se faz presente em diversas indústrias, em equipamentos elétricos, caldeiras, aquecedores residenciais e industriais, tanques, acumuladores, tubulações, entre outros.
E como o seu comportamento e a sua característica variam de acordo com as variáveis físicas sobre ele impostas, o seu monitoramento deve ser algo crítico para as diversas atividades que o envolvem.
Por esses motivos, o transmissor de nível é um dispositivo que não pode se ausentar no controle dos processos que contenham fluidos.
Além disso, é importante lembrar que processos exigem rastreabilidade.
Precisão e respostas rápidas são fatores que os transmissores de nível conseguem entregar, inclusive dentro dos parâmetros exigidos por normas internacionais, tais como ABNT, IEC, ISA, entre outros.
Assim, o segredo para o sucesso do processo inclui a necessidade de se utilizar os recursos disponíveis de forma criativa e efetiva.
Seguindo esse raciocínio, decidimos listar algumas ideias de como você pode otimizar o seu processo utilizando os transmissores de nível.
O que é o Transmissor de Nível
Estamos sempre buscando ajustar as coisas conforme nossas preferências. Temperatura de um ar condicionado, volume de um aparelho de som, lúmens de uma luminária, o fluxo d’água, entre outros.
Mas, como o operador sabe o quanto de fato é bom? Veja: o feeling não pode existir nos processos industriais que devem ser otimizados.
Analogamente, como o aparelho mecânico ou eletrônico sabe se o valor da variável naquele instante está igual ao que foi ajustado em seu painel como preferência?
Pois bem, a resposta para as duas coisas está na automação e na comunicação entre os dispositivos de um sistema automatizado.
Mais especificamente, é necessário fazer uma medição daquela variável por um dispositivo, tal que ele diga para um outro dispositivo chamado “atuador”, o seguinte: “ei, o valor atual deste parâmetro é “X” e você precisa se esforçar ou reduzir o seu esforço em “tanto” para atender às necessidades impostas”.
Trazendo contexto à história: o atuador mencionado pode ser, por exemplo, uma válvula e o “esforço” que ela vai fazer é fechar ou abrir para ceder ou restringir fluido.
Ou ainda uma bomba que vai aumentar ou reduzir a sua rotação com um inversor de frequência para exercer a mesma função, mas de maneira inteligente.
Já o responsável pela medição, que pode ocorrer em um nível de fluido dentro de um tanque, é exatamente o transmissor de nível — nosso assunto de hoje.
Essa “voz” responsável por calcular a diferença entre o valor da variável naquele momento e o quanto ela deveria valer (conforme o que nós ajustamos em um painel) e enviar a mensagem para os outros dispositivos, é o controlador.
Não conseguiu entender? Então veja a diferença entre esses esquemas abaixo.
Entenda como seu processo pode ser otimizado
Malha aberta
Este sistema abaixo pode ser a sua realidade neste momento, enquanto você ainda não finalizou nosso texto e adquiriu um transmissor de nível Danfoss disponível no nosso site.
Neste sistema, chamado de Malha Aberta, vemos que o controlador (a nossa “voz”) manda um sinal para um atuador (válvula ou bomba hidráulica, por exemplo) para que este dispositivo ou equipamento mantenha-se aberto em tanto ou em determinada velocidade para suprir as necessidades industriais.
Qual o primeiro problema observado? Isso mesmo, não há medição! Ou melhor, não há garantia de que o esforço exercido é suficiente, pouco ou excede o necessário. Será que a quantidade de fluido que está sendo enviada ao tanque (sistema) está certa? Não sabemos!
Malha fechada – otimização
Agora, temos o seu sistema industrial — Malha fechada — após a sua grande aquisição: os transmissores de nível Danfoss da Nepin.
Neste sistema, observamos o “feedback”, chamado também de retroalimentação. Em outras palavras, este sistema possui um transmissor de nível que mede a quantidade de fluido presente no tanque.
Além de medir essa variável, essa informação é enviada ao controlador, de modo que ele possa calcular a diferença entre o fluxo naquele instante e o fluxo que deveria estar sendo enviado para o tanque.
Ou seja: eu quero que o tanque tenha “tantos” metros cúbicos em seu volume, ou ainda “tantos” litros ou uma altura “X” de fluido ou uma pressão “Y” (calculada através de um transmissor de pressão diferencial — produto presente também em nosso site). Então, tenho que fazer meu atuador trabalhar “tanto” para que esse parâmetro seja alcançado.
Essa medição pode ser feita de diversas maneiras, além de ser necessário enviar este sinal com a intensidade da variável medida para algum lugar que vai se responsabilizar pelo controle.
Quando se trata da pressão de um sistema, o transmissor de pressão é o cara!
E, entre os componentes que compõem o transmissor de nível, podemos citar:
1. Elemento sensor
Este elemento pode ser um sensor de pressão, sensor de radar, sensor de ultrassom, sonda de capacitância, entre outros.
Sensores modernos ainda incluem tecnologias avançadas como radar FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave), medição guiada por onda (GWR), sensores piezoresistivos cerâmicos e piezoelétricos.
Essas tecnologias fazem total diferença em imunidade a variações de densidade, espuma, agitação e temperatura.
Como você pode imaginar, por se tratar de um sensor, esse componente está em contato direto com o fluido a ser medido pelo dispositivo.
2. Circuito de condicionamento
Visto que o sinal elétrico gerado pelo sensor nem sempre está em um formato correto para ser transmitido ou processado, o circuito de condicionamento existe para viabilizar essa transmissão e análise através da conversão desse sinal em uma forma mais adequada.
3. Circuito de processamento
Após o sinal estar condicionado, em um formato de leitura permissível, o circuito de processamento pode processar este sinal e ajustar o mesmo de acordo com as características do processo.
Entre as características, podemos citar a massa específica do fluido.
4. Unidade de conversão
Em dispositivos digitais, essa unidade é responsável por converter o sinal analógico em um sinal digital que pode ser interpretado por sistemas de controle ou computadores.
A conversão normalmente segue o padrão 4–20 mA/HART ou comunicação puramente digital, garantindo imunidade a ruídos e possibilidade de configuração remota.
5. Unidade de comunicação
Esse componente permite que o sinal seja transmitido para outros componentes e dispositivos, como o CLPs (Controlador Lógico Programável), SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), controladores ou interface de usuário.
Atualmente, protocolos como Modbus, Profibus, EtherNet/IP e IO-Link ampliam a interoperabilidade e permitem monitoramento contínuo, integração com IIoT e manutenção preditiva.
6. Caixa
O transmissor é, normalmente, envolvido por uma caixa ou invólucro que o isola do ambiente, protegendo-o de sujeira, partículas, agentes corrosivos, entre outros.
Note que, dependendo da aplicação, as caixas podem possuir grau de proteção IP67/IP68 ou até mesmo certificações EX para atmosferas explosivas (ATEX, IECEx).
7. Conexões
Através de conexões próprias para cada caso, é possível conectar o transmissor a outros dispositivos, controladores e interfaces.
Conexões sanitárias (Tri-Clamp), roscas NPT/BSP, flanges ASME e conexões higienizáveis são usadas conforme o setor industrial.
8. Fonte de Alimentação
Para que o transmissor funcione, o mesmo deve estar ligado a uma fonte de energia que o alimente com eletricidade.
9. Ajuste
Alguns transmissores podem ser ajustados de modo que ofereçam maior precisão de medição.
Quais os Tipos de Transmissores de Nível
Sabendo quais elementos compõem o transmissor de nível e, visto que os elementos sensores variam de transmissor para transmissor, é válido que conheçamos os seus tipos.
Por isso, listamos abaixo os transmissores com diferentes tipos de elementos de medição de nível.
Vamos apresentar também suas vantagens, limitações e aplicações recomendadas.
Transmissor de Pressão Diferencial
Baseado na diferença de pressão entre o fluido do tanque e a pressão atmosférica, pode-se medir o nível do fluido proporcionalmente à pressão.
Vantagem: robustez e baixo custo.
Limitação: densidade variável compromete a leitura.
Transmissor de Ultrassom
Através do intervalo de tempo de retorno dos pulsos de ultrassom, tem-se a medição do nível de líquido naquele ponto.
Indicado para: líquidos limpos, sem espuma.
Limitação: temperatura e turbulência afetam o sinal.
Transmissor de Radar
Com ondas de rádio, é medido o tempo em que o sinal refletido atinge a substância e retorna. Assim, calcula-se o nível.
É hoje a tecnologia mais precisa e mais usada na indústria 4.0, pois não sofre influência de vapores, espuma ou densidade.
Transmissor de bóia magnética
Utilizando uma bóia com um imã conectado a um sensor, pode-se captar a posição da bóia e, portanto, determinar o nível.
Muito usado em tanques pequenos, óleos e processos simples.
Transmissor de capacitância
Ao alterar a capacitância entre duas placas, o nível do material é modificado e medido.
Indicado para líquidos viscosos ou com alta temperatura.
Considerações finais
É hora de avançar. De dar um passo à frente. É preciso monitorar o que está ocorrendo em seu processo industrial.
Para isso, é preciso buscar pela inovação. A otimização que o seu processo tanto precisa depende apenas de você, porque os resultados são certos.
Este texto, com seus exemplos que refletem os casos práticos de sistemas defasados e atualizados, deixa claro qual o passo deve ser dado rumo à otimização de processos industriais.
Se você precisa de ajuda para alcançar um novo patamar de excelência, então entre em contato com nossa equipe especializada, seja por email ou whatsapp.
