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Introdução à Medição de Nível
Parte integrante do processo de controle em várias indústrias, os sensores para medição de nível se dividem em dois tipos principais. Os sensores de medição de nível pontual são utilizados para registro de uma pequena e imperceptível quantidade de líquido, ou seja, uma condição de nível pré-definido. Geralmente, esse tipo de sensor funciona como um alerta grave, sinalizando uma condição de transbordamento, ou mesmo, como um marcador para um alerta simples. Sensores contínuos de nível são mais sofisticados e oferecem o monitoramento de nível para um sistema completo. Esses sensores medem o nível de fluído em um intervalo, em vez de em um único ponto, produzindo uma saída analógica que corresponde diretamente ao nível do reservatório. Para criar um sistema de gerenciamento de nível, o sinal de saída é conectado a um circuito de controle do processo e a um indicador visual.

Seleção do sensor de medição de nível
Principais perguntas a serem feitas antes de selecionar um sensor de medição de nível:
  • Você está medindo um líquido ou um sólido?
  • Quais são as temperaturas e os intervalos de pressão da aplicação?
  • É necessária uma medição contínua ou uma medição de nível pontual?
  • Que intervalo de medição de nível você precisa?
  • O material a ser mensurado é um condutor elétrico?
  • O material cobrirá ou se acumulará na superfície?
  • Ocorrerá turbulência, espuma ou vapor sobre a superfície do líquido?
  • Você necessitará de medição de nível com contato ou sem contato?
  • Que tipo de saída você precisa: analógica, relé, display digital, etc.?

Variações do projeto

Chaves de Nível tipo Boia
Nesses sensores de nível pontuais, um flutuador magnético se move com a superfície do líquido, atuando como "reed switch" hermeticamente vedado no tubo. O projeto simples e de baixo custo de manutenção é rapidamente instalado: minimiza choques, vibração, pressão e funciona em vários meios. O "reed-switch" pode ter um único polo, curso único (PSCS) ou pode ter polo simples, curso duplo (PSCD)

Sensores ultrassônicos sem contato
Esses sensores incorporam um processador de sinal analógico, um microprocessador, um seletor de escala BCD (codificação binária decimal) e um circuito de driver de saída. Envia impulsos e um sinal da porta a partir da rota do microprocessador por meio do processador do sinal analógico para o sensor, o qual envia um feixe ultrassônico para a superfície do líquido. O sensor detecta o eco da superfície e o encaminha de volta ao microprocessador, criando uma representação digital da distância entre o sensor e o nível da superfície. Por meio de atualização constante dos sinais recebidos, o microprocessador calcula os valores médios para medir o nível do líquido.

Com um sensor contínuo, o microprocessador converte o valor médio em um sinal linear analógico de 4 a 20 mA com o nível do líquido. Quando o eco do nível não retorna ao sensor no intervalo de 8 segundos, o sinal de saída do sistema cai abaixo de 4 mA, indicando uma condição de baixo nível ou de tubulação vazia. Com um sensor pontual, o microprocessador compara o valor médio com as definições do interruptor BCD e alimenta um relé de saída com a indicação de nível alto ou baixo. Uma perda de sinal que ultrapassar 8 segundos corta a alimentação dos relés e restaura o estado original. Os componentes eletrônicos incorporam um atraso de meio segundo que minimiza os efeitos da turbulência na superfície.

Sensores ultrassônicos de contato
Um dispositivo ultrassônico de baixa energia dentro desses sensores mede o nível de líquido até determinado ponto. Consistindo em um sensor montado em campo e em um amplificador de estado sólido integrado, os sensores de contato ultrassônicos não possuem peças móveis e não exigem calibração. Normalmente, são equipados com blocos de terminais para conexões de fontes de energia e de dispositivos de controle externos. O sinal ultrassônico atravessa uma abertura de meia polegada no sensor, controlando chaves de relé quando a abertura contém líquido. O nível de leitura está na metade, ao longo da abertura dos sensores montados na posição horizontal, e na parte superior da abertura dos sensores montados na vertical. Quando o líquido cai abaixo desse nível, o sinal ultrassônico atenua e finalmente muda o relé para o estado anterior.

Esses sensores são usados em reservatórios ou tubos para operar automaticamente bombas, válvulas solenoides e alarmes altos e baixos. Para encher e esvaziar os tanques e medir volumes de líquidos, seriam necessários dois. São compatíveis com a maioria dos líquidos, não são afetados por revestimentos, pingos, espuma ou vapor. Porém, os líquidos altamente gaseificados ou viscosos o suficiente para obstruir a abertura do sensor podem ocasionar problemas.

Sensores de nível de capacitância
A exemplo dos sensores ultrassônicos, os sensores de capacitância podem lidar com medições de nível pontuais ou contínuas. Esses sensores utilizam uma sonda para monitorar as alterações do nível de líquido no tanque, através de condicionamento eletrônico da saída para valores capacitivos e resistivos, os quais são convertidos em sinais analógicos. A sonda e a parede do reservatório equivalem a duas placas de um capacitor e o líquido ao meio dielétrico. Como o sinal é emitido somente a partir das alterações do nível, o acúmulo de material sobre a sonda não tem nenhum efeito. Tanques de fluído não condutivo podem requerer sondas duplas ou uma fita condutora externa.

A sonda, que pode ser rígida ou flexível, geralmente emprega fio condutor isolado com PTFE. A base de metal da sonda é de aço inoxidável, proporcionando a sensibilidade adicional necessária para medir líquidos não-condutores, granulares ou baixos nas propriedades dielétricas (constante dielétrica inferior a 4). Sondas flexíveis devem ser usadas quando não há espaço suficiente para uma sonda rígida, ou ainda, em aplicações que demandam comprimentos muito longos. Sondas rígidas oferecem maior estabilidade, principalmente em sistemas turbulentos, onde o balanço da sonda pode causar flutuações de sinal.
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Tipos de medição de nível
Séries LVU41 e LVU42 Sensor de nível ultrassônico sem contato
Com potência e opções de programação, capacidade de comunicações RS-232 ou RS-485, botão de calibração e a sinalização compensada por temperatura, os sensores da Série LVU40 apresentam flexibilidade para medição contínua do nível de líquido sem contato. Com alta precisão em todo o intervalo de 0,3 a 18,3 m (1 a 60'), esses sensores incorporam uma filtragem que praticamente elimina os falsos ecos das obstruções periféricas. Juntamente com o CLP (Controlador Lógico Programável) ou com um controlador OMEGA série CNi, esses sensores são usados para medição de nível pontual.

LVRD501, LVRD502, LVRD503 e LVRD504 Sensor de nível de radar
Em aplicações que exijam medição de nível de líquido sem contato, os transmissores acessíveis de radar LVRD500 são a extensão lógica dos sensores ultrassônicos. São ideais em locais onde o vapor, a poeira ou uma superfície de espuma impedem a medição ultrassônica. O sensor de radar utiliza tecnologia de pulsos de micro-ondas para rastrear os líquidos, a partir da ponta da antena até a parte inferior de um tanque. Esse avançado processador de sinal "marcador de eco" fornece uma forma de pulso contínua e confiável que não é afetada pelas condições ambientais. Estão disponíveis nos modelos RS-232 e RS-485.

Séries LVD-803 e LVD-804 Chaves de nível com rotor para material seco
Compatível com várias substâncias granuladas, peletizadas e em pó, a série de chaves LVD-800 com rotor usa tecnologia magnética patenteada que cria um sistema de segurança com funil, silo e tanque para monitoramento da situação real. Um micro controlador com diagnóstico automático monitora a rotação do eixo e da placa de montagem do motor, reagindo imediatamente à presença de material, à falha mecânica ou elétrica. Sensores magnéticos evitam problemas de obstrução próprios dos sistemas óticos. A tampa giratória elimina parafusos, possui duas entradas de conduíte e a maioria dos modelos tem uma luz de status. Modelos de alta temperatura possuem classificação de 399 °C (750 °F).

Séries LV3000 e LV4000 Sonda de medição de capacitância
As sondas da Série LV3000/4000 resistem a altas temperaturas e pressões, são impermeáveis a inúmeros materiais corrosivos e oferecem medições de nível contínuo confiáveis em usos difíceis. Apropriado para líquidos, materiais pastosos e alguns sólidos condutores e não-condutores. Não possuem peças móveis e são fáceis de instalar. Após a retificação e filtragem da energia de entrada, gerando um sinal de frequência de rádio e calculando as variações de corrente, o circuito eletrônico produz um sinal de saída de dois condutores de 4 a 20 m proporcional ao nível do processo. Os ajustes do zero e da amplitude deixam o "fator usuário" em variáveis como o tipo de meio, as dimensões do recipiente, o comprimento da haste e a posição de instalação. Caso a sonda de aço inoxidável seja usada próxima a uma parede do recipiente condutor, um modelo de isolamento PTFE impedirá curtos-circuitos.

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