As indústrias, cada vez mais, procuram fazer uma transição de diversos dos seus processos manuais para o modo automatizado. A aplicação da automação em uma empresa é o mais claro sinal de que essa empresa deseja progredir na sua segurança, qualidade, diminuição de desperdício e redução de custos e, também, no aumento de produtividade. Um dos dispositivos utilizados na automação industrial é o controlador de nível.
Como o próprio nome já diz, o sistema de controle de nível garante o controle e confiabilidade de processos industriais, especificamente no controle de tanques que contenham fluidos. A utilização deste artifício inteligente garante, para o seu processo, um grande passo para os mais visados e já mencionados objetivos industriais, os quais são: redução de desperdício, aumento de segurança e produção constante e eficaz. Se você tem interesse em saber o que é o controlador de nível industrial e para o que este dispositivo serve, fique por aqui e nos acompanhe nesta leitura.
O que é o controlador de nível industrial
De modo intuitivo e como já foi dito, o “nível” se refere ao nível de fluido presente em um tanque de armazenamento.
A importância de se manter o nível de fluido em um tanque tem relação com o bom funcionamento dos processos que dependem desse fluido.
Além disso, a quantidade de fluido é calculada para atender a demanda dos processos, de acordo com o projeto.
Desse modo, é importante utilizar o controlador de nível industrial, o qual possui sensores responsáveis por captar as diferenças entre o nível presente no tanque em determinado momento e o nível que foi ajustado (nível que deveria ter).
Esses sensores podem ser em formato de boia ou outros tipos de flutuadores, sondas, entre outras tecnologias.
Para todo caso, é importante destacar as diferenças presentes entre eles, e este é um dos assuntos que você verá adiante.
Em suma, o controlador de nível pode ser utilizado, também, para controlar processos contínuos que contenham “volumes” líquidos e sólidos, como processos de mistura, acumulação temporária de fluido ou sistemas que utilizem fluido para amortecimento, entre outros.
Se você está com dificuldades para imaginar a importância de se ter um criterioso controle de nível de fluido na indústria, não se preocupe, logo apresentaremos um exemplo.
Para o que serve o controlador de nível industrial
Imagine um tanque que seja abastecido através de dois canais (tubulações) diferentes, a fim de gerar uma mistura que será transferida, através de uma terceira tubulação, para a próxima etapa de processo.
Durante a fase de projeto de processo, são realizados cálculos que constroem várias relações físicas que garantem o bom funcionamento do processo e, por isso, devem ser respeitadas.
Essas relações podem envolver a vazão de entrada e saída dos fluidos, os diâmetros de entrada e saída dos tubos, a pressão, a velocidade, a altura de líquido presente no tanque, entre outras relações.
Então, o simples fato de um desses parâmetros, como a altura de líquido, não estar condizente com a especificada em projeto, pode prejudicar esta e as demais etapas dos processos.
Então, basicamente, o controlador de nível de fluido garante o nível pré-estabelecido no sistema, através da leitura do nível pelos seus sensores.
Mas você deve estar pensando: qual o próximo passo após a leitura do nível do sistema?
Bom, como já se sabe, um sistema automatizado depende de vários componentes para o seu funcionamento.
Assim, faz-se necessário conter, na automação de um sistema, uma troca de informações entre diferentes dispositivos e maquinários, para que ações sejam tomadas de acordo com a necessidade.
Desse modo, temos que um sistema de controle de nível de líquido é composto pelos seguintes equipamentos:
- Bomba: o que foi omitido no exemplo apresentado é que o nível de líquido deve ser corrigido se não estiver coerente com o desejado e, por isso, a bomba é necessária para realizar essa tarefa;
- Controlador de nível de fluido: o qual será responsável por manter uma conexão direta com a bomba, cessando ou energizando-a para estabelecer o nível correto, de acordo com os dados do sistema de medição;
- Sistema de medição: este será composto pela bóia, flutuadores, sondas, entre outros sensores que farão a leitura do nível do líquido do tanque;
- Tanque de armazenamento: como mencionado, o nível de líquido pode ser aplicado em outras circunstâncias, mas, de modo geral, o tanque faz parte da composição do sistema de nível industrial.
Qual a diferença entre sensor de nível e controlador de nível?
Essa é uma dúvida comum que pode surgir neste contexto, e por isso decidimos trazê-la a fim de evitar qualquer empecilho que gere dúvidas ao longo do texto.
O sensor de nível, portanto, se trata de um dispositivo que realiza a leitura do nível do fluido, enviando uma informação a outro equipamento que deve processar a informação e concluir qual ação executar (fechar ou abrir uma válvula, ligar ou desligar uma bomba para manter o nível do fluido em uma quantidade desejada, por exemplo).
Já o controlador de nível é o próprio responsável por interpretar esses dados e tomar decisões como as mencionadas acima.
Resumidamente, o sensor detecta, enquanto o controlador atua.
Tipos de controladores de nível
Os controladores de nível estão presentes em diversas maneiras na indústria e não há tipo correto que deve ser utilizado como regra. Tudo vai depender da aplicação industrial.
Entre os mais utilizados, estão:
- Controladores de nível com boia mecânica, simples e ideais para líquidos limpos, com funcionamento por deslocamento físico. Um exemplo de qualidade a ser destacado é o Controlador e Alarme de Nível de Líquido AKS 38 Danfoss.
- Controladores ultrassônicos ou de radar, que realizam medições sem contato e são muito usados em fluidos corrosivos, de alta temperatura ou com formação de espuma.
- Controladores capacitivos e condutivos, recomendados para líquidos com diferentes condutividades elétricas e presença de sólidos suspensos.
- Controladores de pressão diferencial ou hidrostáticos, indicados para tanques sob pressão ou processos que envolvam grandes variações de densidade. Assim como há uma diferença entre sensor e controlador de nível, há também a mesma diferença entre controlador de pressão diferencial e transmissor de pressão diferencial. Você pode entender melhor sobre clicando aqui.
É possível controlar nível com inversor de frequência?
O assunto é controlador de nível de industrial, então podemos falar sobre diferentes métodos de realizar essa ação.
Em resposta à pergunta: sim. O inversor de frequência pode ser utilizado para controlar o nível de fluido e isso ocorre por meio do controle de velocidade da bomba ou motobomba que direciona o fluxo de fluido para um tanque, fazendo com que o mesmo permaneça em um nível adequado.
Sistemas industriais utilizam sistemas PID para ajustar a resposta ao erro de formas diferentes:
- Proporcionalmente ao tamanho do erro no momento instantâneo;
- Integralmente para que o erro seja reduzido ao longo do tempo;
- De forma derivativa, reagindo à variável do processo.
O diagrama de blocos abaixo descreve bem como isso ocorre, onde:
- SP: Setpoint;
- PV: variável de processo (nível de fluido);
- Erro: diferença entre Setpoint e o valor medido (PV);
- MV: variável controlada aplicada ao processo por meio do PID.
O uso conjunto entre controlador de nível e inversor de frequência representa uma solução inteligente e econômica, alinhada aos conceitos de eficiência energética e automação inteligente da Indústria 4.0.
Ficou alguma dúvida sobre o funcionamento do controlador de nível?
Com tudo que dissemos até aqui, é mais do que evidente que o controlador de nível pode agregar bastante aos processos de uma indústria.
Sendo apenas mais um dos tantos recursos que a automação trouxe para o âmbito industrial.
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