A Função de Transmissores de Fluxo e Pressão e Transdutores de Pressão no Monitoramento de Nível de Suco em um Recipiente

Sensores ultrassônicos enviam ondas sonoras em uma faixa acima do intervalo de audição humana (acima de 20 kHz). Essas ondas de som ecoam na superfície de um alvo determinado; as ondas rebatem no alvo (como a base de um recipiente contendo suco ou polpa) e retornam para um transmissor de nível ultrassônico para que seja registrado fluxo e nível em um equipamento de monitoramento.

Transmissores de nível ultrassônicos são usados para monitorar fluxo e nível dos líquidos na indústria de produção de alimentos. Métodos para Níveis de Integridade de Segurança (SIL, na sigla em inglês) e instrumentação são projetados para que haja confiabilidade nos testes e certificações na regulação de conformidade na industrialização de líquidos e na indústria de produção de alimentos.

A ciência dos alimentos reconheceu o valor do uso de ondas ultrassônicas para medição e monitoramento seguros e precisos quando sistemas de sensores são necessários para detecção e monitoramento preciso de níveis de líquidos.

Pulsos ultrassônicos contínuos monitoram níveis em recipientes quando montados no topo do tanque acima da distância de bloqueio. Os pulsos viajam através da região vazia do recipiente, acima da superfície do fluido no tanque, viajando através do fluido (suco, polpa ou outro fluido aquoso) até o fundo do tanque. A distância do percurso desde o nível do líquido até o fundo do tanque é medida pelo sensor ultrassônico e o alvo de detecção no fundo do tanque.

O cálculo do tempo que leva para o sinal do pulso de ultrassom viajar desde o transmissor ultrassônico até o alvo e voltar depende do padrão preciso da velocidade do som em um ambiente de ar. Dividindo-se o tempo de viagem do pulso por dois, e multiplicando-se o resultado pela velocidade do som, tem-se o nível preciso de suco no recipiente.

Fórmula:
Nível = Velocidade específica em relação ao ar do som em ambiente de fabricação X tempo de atraso ÷ 2.

Fabricantes de alimentos são regulamentados pelas Diretrizes de Aplicação de Princípios da Agência de Alimentos e Medicamentos (FDA, na sigla em inglês) dos EUA. Durante a fabricação e produção de comida de fluidos coloidais, o monitoramento de limites críticos de cada ponto de controle para evitar, limitar ou reduzir perigos para a segurança até um nível aceitável está no Título 21 do Código de Regulamentações Federais (CFR, na sigla em inglês), na Parte 120.1(a). O teste de prova é uma parte importante da validação da função de segurança de um instrumento de nível.

Instrumentos de Nível como interruptores, transmissores de nível ultrassônicos, transmissores de nível de RF, transdutores de pressão nivelados e outros instrumentos SIL são sistemas implementados para evitar e regular a possibilidade de eventos perigosos. Esses equipamentos são certificados para detectar um estado de enchimento excessivo em um recipiente ou um tanque. Procedimentos de teste de usuário final, como nível de prova ou teste de prova parcial de instrumentos de nível, para manter avaliações SIL previnem falhas de instrumentos ou o transbordamento de tanques, mantendo níveis de segurança apropriados. O padrão IEC 61508 proporciona uma abordagem sistemática para o design e o teste de produtos em aplicações relacionadas a segurança. A Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC, na sigla em inglês) define o Sistema Instrumentado de Segurança (SIS, na sigla em inglês) e compila os padrões. A conformidade requerida de instrumentos de nível é definida pelo IEC 61508, que se aplica a indústrias produtoras de alimentos e fornecedores de produtos SIL.

Sensores de medição de nível de ponto marcam um estado de nível de líquido pré-ajustado no processo de fabricação do suco ou polpa. Esses sensores monitoram estados de excesso de enchimento, acionando uma função de alarme alto.

Sensores de nível contínuo mais sofisticados proporcionam monitoramento de nível de sistemas completos. Ao invés de simplesmente monitorar um ponto crítico no processo de produção do suco, sensores de detecção de interface de nível medem níveis de líquido dentro de um intervalo ajustado especificamente.

Um sinal de saída analógico se correlaciona diretamente com os níveis de suco ou polpa nos tanques ou recipientes. O sistema pode ser ligado a um indicador visual e um loop de controle de processo que cria o sistema de gestão de monitoramento de nível completo.

O nível do líquido pode ser calculado usando-se um transdutor de pressão e a seguinte equação.

p = h ρ g (1) (N/m², Pa, lbf/ft², psf)

Onde:

p = pressão ou ρ = densidade de líquido (kg/m³, slugs/ft³)

h = altura da coluna de fluido, ou profundidade no fluido à qual a pressão é medida (m, in)

e

g = a constante (de aceleração) gravitacional (9,81 m/s², 32,17405 ft/s²)

Se sua operação requer um sensor de silício micromanufaturado projetado para proporcionar um transdutor muito estável com exatidão excepcionalmente alta, ideal para pressão ou aplicações de nível, a série sanitária PX409S-USBH da OMEGA™ propicia estabilidade de longo prazo. Nossa série sanitária com aprovação 3A se conecta diretamente com seu PC ou configuração de empresa. Ela vem completa com terminação de cabo USB padrão para fácil ajuste, registrando dados com exatidão e colocando suas medições em gráficos rapidamente. O transdutor de pressão adequado está reforçado com um sistema de contenção secundário, com pressão de medição e absoluta a 600 psi. Instale o transdutor de pressão no fundo do recipiente na parte de dentro. A medição composta proporciona ±10 inH2O a ±15 psi. A medição selada 100 a 600 psi, vácuo 10 inH2O a 15 psi, e intervalos barométricos incluem 32 inHg ou 1100 Torr.

O software de instalação e operação é incluído gratuitamente. Se você quiser o PX409S-USBH assegure-se de que dentro do recipiente há a mesma pressão que fora do recipiente. Se houver uma diferença de pressão dentro do recipiente, é melhor usar um transdutor de pressão diferencial. Quando o produto de suco, ou outro fluido, contém polpa ou carne, o uso de um transdutor de pressão nivelado é obrigatório. Se isso não for feito, a carne vai bloquear esse transdutor.

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