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Top 6 Métodos para Medir ou Monitorar Níveis de Fluidos

Medição de Nível Medir e monitorar os níveis de fluidos com eficácia e precisão requer escolher a metodologia correta para o meio-alvo e para o recipiente. Em geral, escolhemos dentre seis métodos para medir e conferir os níveis de fluidos, e cada um deles apresenta vantagens e desvantagens:
  • Transmissores de nível contínuo flutuantes
  • Transmissores de pressão diferencial
  • Células de carga
  • Transmissores de nível por radar
  • Rádio frequência (transmissores capacitivos de nível por RF)
  • Transmissor de nível ultrassônico

Transmissores de Nível Ccontínuo Flutuantes

Transmissores de Nível Ccontínuo Flutuantes
Transmissor de Nível Ccontínuo Flutuante
A operação desses monitores de nível utiliza uma boia suspensa por uma haste dentro ou sobre o fluido, semelhante a uma vareta medidora, que envia uma vibração pela haste até um sensor.

Existem dois tipos principais. Em modelos magnetoestritivos, o flutuador tem em si um ímã que interrompe o sinal elétrico enviado para a haste pelo sensor. A vibração de retorno (pulso de tensão) é medida e o nível da boia é determinado.

Sensores resistivos de nível utilizam a mesma configuração de haste e boia; entretanto, agora a haste contém chaves de palheta com resistores. À medida que a boia sobe e desce, essas chaves se fecham e alteram a resistência do circuito. A resistência indica a posição da boia para o sensor.

Um segundo conjunto de boias e sensores pode ser instalado para medir os níveis de dois fluidos diferentes. Por exemplo, se você quiser conferir se há vazamento em um tanque de armazenamento subterrâneo, poderá utilizar dois sensores para determinar se um fluido (óleo) está boiando em um segundo fluido (água).

Estas medições são precisas. Uma vantagem da medição com boia é a precisão em meio espumoso. Tecnologias sem contato, como a de ultrassom, podem dar leituras falsas nestas condições.

A necessidade de contato, porém, tem desvantagens. Talvez o contato com o meio não seja desejável. O material da haste ou da boia pode não ser compatível com o meio. Problemas com a temperatura e flutuabilidade podem alterar a precisão dos resultados. Finalmente, o deslocamento das boias e hastes em locais muito menores pode levar a resultados imprecisos.

Transmissores de nível contínuo flutuantes são apropriados e precisos para aplicações típicas.

Transmissor de Pressão Diferencial

 Pressão Diferencial
Pressão Diferencial
Com amplo uso em muitas aplicações, os transmissores de pressão diferencial podem ser usados para determinar os níveis de fluido, pela determinação da diferença na pressão de carga entre a porta de baixa pressão e a porta de alta pressão em sua configuração mais comum.

A diferença na pressão se torna um sinal de saída, que é calibrado para indicar um nível de fluido.

Células de Carga

Célula de Carga em Miniatura – Modelo Métrico
Célula de Carga em Miniatura – Modelo Métrico
Uma célula de carga é uma técnica de transdutor que mede o peso, uma força mecânica ou uma carga e cria um sinal de saída que retransmite os dados a serem extrapolados para um nível de fluido.

Estas tecnologias vão de produtos muito baratos e prontos para o uso até aqueles feitos sob medida e fáceis de instalar, podendo estar prontamente disponíveis ou ser bastante complexos. A sua aplicação determinará a adequação e o custo-benefício.

O monitoramento de fluidos geralmente está no extremo inferior de complexidade. A força é unidirecional, estática e repetitiva.

Variações de temperatura e problemas com tecnologias de contato podem ocorrer.

Radar Level Transmitters

Transmissor de Nível por Radar
Transmissor de Nível por Radar
O radar é um método sem contato, que envolve o envio de um pulso eletromagnético à superfície de um fluido e a medição do tempo necessário para que o pulso retorne ao sensor.

Quanto maior é a rapidez de retorno do pulso, maior é o nível do fluido.

A medição sem contato apresenta vantagens, no sentido de que as características do meio não são tão restritivas. Entretanto, o radar funciona melhor em recipientes de metal. O recipiente pode impedir que determinados meios utilizem esta tecnologia.

Meios altamente corrosivos, por exemplo, não podem ser armazenados em recipientes de aço. O radar pode não ser a melhor escolha, por esta razão.

A tecnologia de detecção por radar requer algum tempo de instalação. O software deve ser instalado, para permitir a calibração do equipamento.

A calibração elimina falsos ecos provenientes do interior do recipiente.

Essas restrições e calibrações implicam outro problema com a tecnologia de radar: a portabilidade. Se a sua aplicação requer muitos tanques ou um fluido mais denso abaixo de um nível de flutuação, o radar pode não ser sua melhor escolha.

Sensores por radar podem ser usados quando os materiais de processo são inflamáveis ou sujos e quando a composição ou a temperatura do espaço de vapor varia. Por exemplo um barril de cerveja em uma cervejaria, onde as características do ar no recipiente mudarão à medida que a fermentação ocorra, para liberar mais CO2 e formar uma camada superior ou espuma. Nesta aplicação, nenhum outro tipo de sensor funcionará.

Capacitância de Rádio Frequência (RF)

A tecnologia de RF usa as características elétricas dos capacitores em um recipiente para mapear os contornos da superfície. Sim, os contornos.

Esta tecnologia, portanto, pode ser usada para determinar os níveis dos grânulos, cimento pastoso e até mesmo líquidos com diferentes densidades.

O equipamento é semelhante à sonda de nível de flutuação contínua. Em vez da fixação de ímãs, a parede do vaso muitas vezes serve como o segundo condutor. Este método define a área de interesse, o interior do recipiente, compartilhada pelos dois condutores. Em última análise, o volume será definido como a soma destas áreas ao longo da sonda.

A tecnologia baseia-se na capacitância elétrica, ou seja, a capacidade de um condutor de armazenar uma carga elétrica que existe entre dois condutores. Essa capacitância também é afetada pelo meio, o fluido não condutor ou material a ser medido.

O ar tem um efeito mínimo sobre a capacitância da sonda e da parede do recipiente. Diferentes fluidos e materiais têm características isolantes relativamente elevadas.

À medida que a sonda mede a elevação de propriedades de isolamento em relação ao ar, ela sinaliza o fluido ou material naquele nível. Ela também indica a quantidade relativa de propriedade de isolamento, o que poderia indicar uma distribuição desigual na superfície.

Uma desvantagem do uso desta tecnologia é o acúmulo de líquido na sonda. Falsas leituras de nível podem ocorrer sem uma manutenção e limpeza adequadas.

A configuração da sonda e recipiente corretos é importante para a aplicação. Projetos personalizados que funcionarão corretamente para a sua aplicação estão disponíveis.

Sensores e Transmissores Ultrassônicos de Nível de Fluido

 Sensores Ultrassônicos de Nível
Sensores Ultrassônicos de Nível
Similares aos radares, os sensores ultrassônicos são menos sensíveis às características do meio e da construção do recipiente do fluido. Esta é praticamente uma tecnologia de "apontar e disparar" para medir os níveis de fluido, onde uma leitura basta.

Uma vez que esta é uma tecnologia sem contato, ácidos, químicos de impressão e até mesmo esgoto podem ser facilmente medidos.

Cimento pastoso e fluidos espumosos podem reduzir a precisão desta tecnologia, sem o projeto de um processo para coleta de dados mais sofisticado.

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