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.
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 ultrassônico, 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.
Conteúdos
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 Ultrassônico
Existem diferentes sensores de nível, como o capacitivo, óptico, flutuador, de pressão e, por último, o assunto de hoje: o sensor de nível ultrassônico,
Embora o seu nome seja auto explicativo, reforçamos a explicação do seu funcionamento:
- São emitidas ondas sonoras de alta frequência que são refletidas na superfície do líquido ou sólido;
- As onda sonoras viajam através do ar e, após atingirem a superfície do líquido ou sólido, são refletidas em direção ao sensor;
- O sensor capta o eco das ondas e, a partir da velocidade de propagação do retorno do sinal, é feito um cálculo de distância do sensor até a superfície do material (lembre-se que a velocidade do som é de, aproximadamente, 340 metros por segundo à temperatura ambiente);
- Por fim, tem-se o nível calculado, conhecendo a altura do tanque ou do reservatório.
Possíveis configurações
Os sensores de nível ultrassônicos podem contar com algumas configurações comuns a esses tipos de sensores de nível.
Além disso, podem contar com algumas expressões comuns a este dispositivo.
Por isso, temos abaixo algumas possíveis configurações e expressões que podem estar descritas no manual, mas que podem não estar explicadas.
Expressões
- Distância de Zona Morta: essa se trata de uma faixa de distância em que o sensor de nível não é operacional (não funciona). Por exemplo, se esta distância for de 0 a 500 milímetros, mas podendo variar de acordo com o sensor e, muitas vezes essa distância de Zona Morta pode ser ajustada no sensor, desde que seja para mais do que a sua “limitação nominal”. Neste mesmo exemplo, você pode definir a zona morta para 0 a 501 mm (ou mais) mas não para 0 até 499 (removendo a limitação de captação das ondas ultrassônicas);
- Distância de operação: seria a distância de trabalho do sensor, que pode ser de 1 metro a 6 metros, por exemplo, mas que também varia de acordo com o sensor;
- Raio de leitura: o raio de operação do sensor, a partir da posição do mesmo. Por exemplo, se o reservatório tiver 3 metros de diâmetro, o sensor ideal deve ter 1,5 m de raio de leitura ou mais. Do contrário, o sensor não irá medir o nível nos extremos que extrapolam o seu raio de leitura nominal.
Configurações
- Alterar brilho de display (economia de energia);
- Alterar faixa de operação (já mencionado);
- Alterar unidade de medida: milímetros, centímetros, metros ou polegadas, por exemplo;
- Alterar sinal de saída: tensão ou corrente;
- Multiplexação: funcionamento do sensor de nível ultrassônico com outro sensor;
- Filtro: para sujeiras e interferências;
- Alterar tempo de resposta;
- Calibração de sensibilidade na zona de detecção;
- Entre outros.
Portanto, nota-se a importância de, antes de obter um sensor de nível ultrassônico, ter ciência das limitações que o seu dispositivo pode ter.
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