O que é um Sensor de Nível por Reflectometria

Para os processos industriais, um aspecto essencial é o conhecimento da vazão de fluidos ou sólidos (particulados), que, quando controlado corretamente, assegura a eficiência e a qualidade do produto em questão.

Além disso, tem-se que em várias operações, como a de mistura e armazenamento, são utilizados tanques e reservatórios para armazenar o conteúdo em questão, seja fluido refrigerante, óleo, água, sólidos a granel, entre outros.

Neste contexto, nota-se que não só a variável “vazão” é relevante para o controle da produção e da qualidade de um produto, mas também monitorar a variável “volume” é um desafio necessário.

A fim de garantir que o volume de um reservatório ou tanque seja controlado com precisão, são utilizados alguns artifícios interessantes.

O mais fácil seria estimar o volume instantâneo através da vazão do fluido (vazão mássica, em m3/h, por exemplo) multiplicada pelo tempo de funcionamento (em h, neste caso).

Contudo, não teríamos uma medição precisa, visto as perturbações do processo que podem atrapalhar o fluxo pelo duto.

Desse modo, são utilizados dispositivos capazes de monitorar esse volume em questão, que são os sensores de nível.

Hoje, o texto fala especificamente sobre o sensor de nível por reflectometria (ou radar), que é um tipo de sensor de nível especial e que carrega consigo alguns detalhes que você só conhece aqui, acompanhando este texto até o fim.

O que é um sensor de nível

Frequentemente requisitado em aplicações industriais, o sensor de nível é um dispositivo utilizado para detectar e medir o nível de um determinado líquido ou material em um recipiente, tanque ou reservatório.

Visto que esse dispositivo possui diferentes tipos, não podemos falar sobre a sua estrutura, a qual varia de acordo com o tipo.

Contudo, podemos mencionar alguns lugares em que esse dispositivo é utilizado, tais como:

• Indústria de tratamento de água e efluentes: o nível dos sensores é usado para monitorar o nível de água para tanques de tratamento, depósito de água potável e tanque de retenção de efluentes. Este sensor é usado para garantir que o volume esteja dentro do limite de segurança para evitar excessos e diminuições que possam comprometer os processos de tratamento ou distribuição de água, visto que há uma proporção a ser seguida entre a quantidade de fluido e reagentes químicos adicionados;

• Processamento químico: esses sensores controlam o nível de líquidos em reatores, tanques de armazenamento e misturadores em fábricas de processamento químico, evitando reações químicas indesejadas devido a proporções incorretas, além de garantir a segurança ao armazenar substâncias perigosas;

• Indústria alimentícia: medem o volume em diferentes tanques, a fim de realizar uma mistura proporcional entre diferentes fluidos, assegurando então a consistência, a qualidade e o sabor do produto final;

• Agricultura e criação de animais: monitoram o nível de água em tanques de irrigação e bebedouros de animais, garantindo que haja suprimento adequado de água para as plantações e animais, otimizando o uso de recursos hídricos;

• Petróleo e gás: esses sensores são críticos para monitorar o nível de petróleo bruto em tanques de armazenamento, evitando derramamentos e garantindo que os processos de refino comecem com a quantidade correta de matéria-prima;

• Entre outros.

Desse modo, nota-se que o sensor de nível é um equipamento que está incluso em diversos processos industriais e que, além disso, contribui fortemente para a automação industrial.

O que é um Sensor de Nível por Reflectometria

Existem diferentes sensores de nível, como o capacitivo, flutuador, ultrassônico e, por último, o assunto de hoje: o sensor de nível por reflectometria, comumente conhecido também como TDR (Time Domain Reflectometry), radar ou como sensor por micro-ondas.

Embora o seu nome seja auto explicativo, reforçamos a explicação do seu funcionamento:

1. São emitidas ondas eletromagnéticas, como micro-ondas ou radar (guiada ou não), em direção à superfície do líquido, sólido particulado ou interface (descubra o que é no tópico abaixo);
2. A onda eletromagnética viaja através do ar e, após atingir a superfície do líquido ou sólido, parte é refletida de volta para o sensor;
3. O sensor capta o sinal de onda onda e, a partir do tempo de retorno do sinal, é feito um cálculo de distância do sensor até a superfície do material;
4. Por fim, tem-se o nível calculado, desde a posição do sensor até o fluido ou sólido particulado no tanque.

Além disso, o sensor pode estar ou não em contato com o material a ser medido, o que torna a sua aplicação versátil para diversos casos. Veja abaixo.

Sensor de Radar vs Sensor de Radar Guiado

Modo de funcionamento

Análogo a um telefone sem fio, o Sensor de Radar (sem contato) transmite as informações do ambiente a ser medido, através de ondas eletromagnéticas, não necessitando estar em contato direto com o conteúdo a ser medido.

Já o Sensor de Radar Guiado (com contato) transmite através de um cabo ou haste (análogo a um telefone com fio), o qual deve estar em contato com o conteúdo a ser medido.

Neste contexto, o cabo que transmite o sinal pode ou não ser um problema para a medição de nível.

Exemplos de aplicação

Por exemplo, em uma situação em que se deseja medir o nível de um tanque comprido, o cabo do Sensor de Radar Guiado deve ser tão grande quanto. Além disso, o cabo sofreria danos caso estivesse medindo o nível de um sólido em movimento.

Contudo, o Sensor de Radar Guiado não é necessariamente o pior entre os dois tipos. Tudo depende, na verdade, da sua aplicação

Por exemplo, o sensor de radar guiado é a melhor opção para tubos bypass, visto que não tem problemas com os falsos ecos nos cordões de solda e outros tubos de conexão.

Outro exemplo ideal, seria utilizar o Sensor de Radar Guiado para a medição de interface, porque o Sensor de Radar sem contato traria a informação apenas do fluido que está mais acima no tanque.

Curiosidades

• O que é a medição de interface?

A medição de interface é uma técnica utilizada para determinar a posição da interface entre dois materiais de diferentes densidades, como óleo e água, dentro de um recipiente ou tanque;

• Ambos os sensores possuem Zona Morta?

Ambos os sensores possuem uma pequena distância de Zona Morta abaixo do sensor, assim como outros sensores de nível. É importante checar isso antes de adquirir um sensor. 

• O que é Zona Morta em um sensor de nível?

Distância de Zona Morta: se trata de uma faixa de distância em que o sensor de nível não é operacional (não funciona). Por exemplo, esta distância pode ser de 0 a 500 milímetros a partir do leitor do sensor, mas podendo variar de acordo com o sensor.

• Existem sensores de nível por radar guiado (com contato) com haste grande?

Sim. Há hastes no mercado de até 75 metros. Vai sempre depender da aplicação.

• A sonda de um sensor guiado é sempre uma haste?

Não. A sonda pode ser coaxial, haste ou cabo.

• O que considerar ao escolher um sensor por radar guiado ou não guiado?

Cheque se a haste pode ou não ser danificada pelo ambiente em que estiver em contato, como ambientes corrosivos. Considere também a aplicação, assim como foi mencionado no caso de medição de interface, além de altas ou baixas temperatura e pressão.

• O que o Display normalmente oferece?

Comissionamento, diagnósticos, diferentes módulos de visualização, entre outros.

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