Condensação em sensores ultrassônicos de nível: causas e soluções

1. Por que ocorre a condensação na sonda de medidor de nível ultrassônico?

Os medidores de nível ultrassônicos são geralmente instalados no topo de tanques de água, tanques de armazenamento ou outros recipientes. A sonda transmite ondas ultrassônicas em direção à superfície do líquido e calcula o nível do líquido com base no tempo de propagação do eco.

Se a umidade do local for elevada ou se houver uma diferença significativa de temperatura entre a superfície da sonda e o vapor de água no interior do tanque, o vapor de água pode formar condensação ou gotículas na superfície da sonda.

Uma pequena quantidade de condensação não causa necessariamente falha imediata do instrumento.No entanto, se as gotículas de água permanecerem continuamente aderidas à superfície de transmissão ultrassônica, elas podem alterar as condições de transmissão e recepção das ondas sonoras, resultando em:

• sinais de eco mais fracos;

• leituras fluctuantes do nível de líquido;

• leituras anormalmente altas ou baixas do nível de líquido;

• perda temporária de eco;

• o instrumento exibindo um valor fixo ou um status de falha.

Portanto, quando ocorrerem anomalias nas medições, além de verificar o cablagem e as configurações de parâmetros, a superfície da sonda deve também ser inspecionada quanto a condensação, contaminação ou água acumulada.

2. Como deve ser tratada a condensação na sonda de um medidor de nível ultrassônico?

2.1.Primeiro, limpe a superfície da sonda

: se já houver gotículas de água formadas na superfície da sonda, esta deve ser limpa primeiro de acordo com as instruções do produto.

Evite usar ferramentas afiadas para raspar a sonda durante a limpeza, pois isso pode danificar a superfície do transdutor.

Para instrumentos instalados para operação de longo prazo, verifique também:

• Poeira;

• Contaminação por óleo;

• Escala;

• Cristalização;

• Outros depósitos.

Esses contaminantes também podem afetar o sinal ultrassônico.

2.2.Optimize o ângulo e a posição de instalação –

: Se a estrutura de instalação permitir, um arranjo de instalação adequado pode ajudar a reduzir o tempo durante o qual a condensação permanece na superfície da sonda.

: No entanto, deve-se observar que, durante medições normais, o medidor de nível ultrassônico geralmente exige que a sonda seja alinhada com a superfície do líquido da forma mais precisa possível.

Portanto, a sonda não deve ser inclinada em um ângulo grande apenas para melhorar o drenagem. Embora isso possa reduzir as gotículas de condensação, pode fazer com que a direção de reflexão ultrassônica se desvie da sonda, criando novos problemas de medição.

Uma abordagem mais adequada é:

Otimizar as condições de drenagem da sonda e da estrutura de montagem, assegurando que o feixe ultrassônico permaneça corretamente alinhado com a superfície de medição.

2.3. Não aplique lubrificantes à superfície da sonda sem confirmação –

: Alguns locais podem considerar a aplicação de lubrificantes ou materiais hidrofóbicos na superfície da sonda para reduzir a adesão por condensação.

: Este método não deve ser considerado como uma solução universal para todos os medidores de nível ultrassônicos.

Isso ocorre porque diferentes sondas utilizam materiais de superfície e estruturas acústicas distintos; além disso, um revestimento adicional pode:

• Alterar as características de transmissão ultrassônica;

• Contaminar a superfície da sonda;

• Ser incompatível com o material da sonda;

• Afetar a manutenção subsequente.

Caso seja necessário um tratamento hidrofóbico, verifique primeiro se essa medida é permitida pelo fabricante do instrumento.

– 3. Prevenir que o instrumento seja submerso é mais importante do que lidar com a condensação;

– Um problema mais grave durante a instalação no campo é:

O nível máximo de líquido entra na área da sonda ou até mesmo submerge completamente o medidor de nível;

Os medidores de nível ultrassônicos convencionais montados no topo geralmente não são projetados para operação submersa de longo prazo.

Se o nível do líquido exceder a posição projetada, isso pode causar:

• a entrada da sonda na zona cega;

• a incapacidade do instrumento de realizar medições;

• a entrada de líquido no corpo do instrumento;

• danos aos componentes elétricos;

• Falha completa do instrumento.

Por conseguinte, a posição de instalação deve ser determinada considerando:

Nível líquido máximo possível + zona cega do instrumento + margem de segurança

em conjunto.

4. Por que a zona cega deve ser considerada em um medidor de nível ultrassônico?

A zona cega é uma das questões mais facilmente ignoradas durante a instalação de medidores de nível ultrassônicos.

Imediatamente após a sonda emitir uma onda ultrassônica, o instrumento necessita de um determinado tempo para passar do estado de transmissão para o estado de recepção.

Na área muito próxima à sonda, o instrumento pode não ser capaz de identificar corretamente o eco; essa área é conhecida como zona cega.

Portanto:

O nível do líquido não deve, normalmente, entrar na zona cega especificada para o instrumento.

Alguns projetos reservam habitualmente uma distância fixa de 50 cm; no entanto, essa abordagem não é adequada para todos os instrumentos.

Diferentes modelos podem apresentar variações:

• Intervalos de medição;

• Frequências de operação;

• Tamanhos da sonda;

• Zonas cegas.

O método correto é consultar a ficha técnica do produto específico.

, por exemplo, se um modelo específico especificar uma zona cega de 0,4 m, o projeto de instalação deve garantir que seja mantida uma distância suficiente entre o nível líquido mais elevado e a sonda, em vez de aplicar universalmente o requisito de 50 cm.

5. Evite bolhas, ondas e obstáculos durante a instalação –

. Além da condensação, os medidores de nível ultrassônicos podem ser afetados por outros fatores no trajeto de medição –

Bolhas e espuma –

. Quando há uma grande quantidade de espuma ou bolhas na superfície do líquido, as ondas sonoras podem ser dispersas ou refletidas prematuramente, enfraquecendo o eco proveniente da superfície real do líquido.

Ondas e Flutuações Severas na Superfície Líquida;

Quando a superfície líquida sofre flutuações significativas, a direção da reflexão muda continuamente, o que pode causar variações nas leituras.

Obstáculos;

Se o feixe ultrassônico contiver:

• Tubos;

• Vigas transversais;

• Suportes;

• Agitadores;

• Tubos de entrada;

• Estruturas projetadas na parede do tanque;

, todos esses elementos podem gerar ecores falsos.

Por conseguinte, antes da instalação, é necessário não apenas verificar a altura do nível do líquido, mas também inspecionar se há obstáculos entre a sonda e a superfície do líquido.

6. Os limites de temperatura dos medidores de nível ultrassônicos exigem atenção.

As sondas e os componentes eletrônicos dos medidores de nível ultrassônicos possuem intervalos de temperatura permitidos especificados.

Os modelos convencionais geralmente apresentam resistência térmica limitada; para ambientes de alta temperatura, são necessários produtos especialmente projetados.

Por isso, não considere diretamente "60 °C" ou "100 °C" como limites térmicos fixos para todos os medidores de nível ultrassônicos.

Para projetos reais, os seguintes parâmetros devem ser confirmados separadamente:

• Temperatura ambiente;

• Temperatura do meio medido;

• Temperatura permitida para a sonda;

• Temperatura permitida para o corpo do instrumento.

As faixas específicas devem ser definidas com base na ficha técnica do modelo correspondente.

7. Por que não se pode utilizar um medidor de nível ultrassônico em vácuo?

As ondas ultrassônicas são ondas mecânicas que exigem ar, gás ou outro meio para sua propagação.

Caso o recipiente esteja próximo a um vácuo e não haja gás suficiente para atuar como meio de propagação das ondas sonoras, as ondas ultrassônicas normalmente não conseguem atingir a superfície do líquido nem retornar à sonda.

Por conseguinte, recipientes sob vácuo geralmente não são adequados para medições convencionais de nível por ultrassom.

Ao mesmo tempo, se a pressão na fase gasosa ou as condições gasosas sofrerem alterações significativas, seu impacto na propagação das ondas sonoras também deve ser avaliado.

– Lista de verificação para instalação do medidor de nível ultrassônico;

Perguntas Frequentes

P1: Uma pequena quantidade de condensação na sonda ultrassônica sempre causa erros de medição?

Não necessariamente. O grau de influência depende da área coberta pelas gotículas, da estrutura da sonda e das condições operacionais no local. Se os dados começarem a variar significativamente ou se o eco for perdido, a superfície da sonda deve ser inspecionada e limpa.

P2: Pode-se aplicar lubrificante na superfície da sonda para prevenir a condensação?

Não é recomendável aplicá-lo diretamente sem confirmação. Um revestimento adicional pode afetar as características acústicas da superfície da sonda. Deve-se verificar as instruções do produto ou consultar primeiro o fabricante.

P3: O medidor de nível ultrassônico deve ser instalado a 50 cm acima do nível máximo de líquido?

Não necessariamente. Uma distância de 50 cm não pode ser considerada um requisito universal para todos os produtos.O que realmente precisa ser confirmado é a zona cega do modelo específico, com uma margem de segurança razoável adicionada com base nisso.

Q4: Por que a sonda não pode ser submersa em líquido?

Os medidores de nível ultrassônicos convencionais são geralmente projetados para medir a partir da superfície do líquido. Quando a sonda é submersa, ela não pode mais realizar medições através da sua trajetória sonora original via ar e pode ainda sofrer entrada de água ou danos elétricos.

Q5: O que deve ser feito se não houver condensação na sonda, mas os dados ainda apresentarem flutuações?

Continue verificando as flutuações na superfície do líquido, a espuma, as bolhas, o fluxo de entrada, eventuais obstáculos no interior do tanque e a direção de instalação. Leituras ultrassônicas anormais não são necessariamente causadas pela condensação da sonda.

Resumo;

Quando ocorre condensação na sonda de um medidor de nível ultrassônico, a questão não consiste apenas em limpar as gotículas de água, mas em determinar por que a condensação continua a se formar e se as condições de instalação são adequadas;

Em aplicações de engenharia reais, deve ser prestada atenção especial a:

Limpeza da sonda, condensação, zona cega, nível máximo de líquido, obstáculos no feixe sonoro, espuma, ondas, temperatura e condições de vácuo.

O ponto mais importante é:

A zona cega e a distância de instalação devem ser determinadas de acordo com a ficha técnica do modelo específico. Não se recomenda o uso de uma distância fixa universal.

Esta abordagem é mais confiável do que simplesmente aplicar lubrificante à superfície da sonda e oferece um maior valor prático para a engenharia.