Como instalar um medidor de nível ultrassônico

1. Por que a instalação de um medidor de nível ultrassônico é importante?

Os medidores de nível ultrassônicos podem ser utilizados para a medição do nível de diversos líquidos e meios de processo, como águas residuais, líquidos ácidos ou alcalinos, resinas, parafina e suspensões. São também comumente empregados em setores industriais como o petróleo, a indústria química, a geração de energia, a metalurgia e o tratamento de água.

O medidor de nível ultrassônico emite ondas ultrassônicas a partir da sonda em direção à superfície do líquido e, em seguida, recebe o sinal refletido pela superfície do líquido para calcular a distância.

Por conseguinte, mesmo que o modelo adequado de instrumento tenha sido selecionado, uma posição de instalação inadequada pode ainda causar:

• Ecos instáveis;

• Leituras fluctuantes do nível de líquido;

• Falha na detecção da superfície do líquido;

• Valores anormais exibidos;

• Interferência proveniente das paredes do tanque ou de estruturas internas;

Durante a instalação, a prioridade principal é garantir que a sonda possua uma trajetória de propagação ultrassônica o mais clara e estável possível;

2. Quais princípios devem ser seguidos ao selecionar a posição de instalação de um medidor de nível ultrassônico?

2.1. Evite entradas e áreas com flutuações severas na superfície do líquido.

Ao instalar a sonda, evite, sempre que possível, entradas, saídas e posições em que a superfície do líquido apresente flutuações significativas.

Se o feixe ultrassônico atingir diretamente o fluxo de material entrante, o instrumento pode confundir as reflexões provenientes desse fluxo com ecoes de nível de líquido.

Ao mesmo tempo, ondas intensas, vórtices ou agitação contínua podem alterar constantemente a direção da reflexão, resultando em leituras instáveis do nível do líquido.

Por isso, é preferível manter uma área de superfície de líquido relativamente estável abaixo da sonda.

2.2.A superfície de transmissão da sonda deve estar corretamente orientada em direção à superfície do líquido.

Em uma superfície líquida horizontal comum, a superfície de transmissão da sonda deve, em geral, ser mantida o mais paralela possível à superfície do líquido, de modo que as ondas ultrassônicas se propaguem aproximadamente verticalmente em direção à superfície do líquido.

Se a sonda estiver significativamente inclinada, as ondas ultrassônicas refletidas podem não retornar eficazmente à sonda.

Especialmente em distâncias de medição mais longas, mesmo uma pequena desvio no ângulo de instalação pode causar um impacto perceptível.

2.3. O nível mais baixo do líquido deve estar dentro da faixa de medição do instrumento.

A distância entre a sonda e o nível mais baixo do líquido não deve exceder a faixa de medição efetiva do medidor de nível ultrassônico selecionado.

Por exemplo, se a distância máxima real de medição for de 8 m, não deve ser selecionado um instrumento com alcance efetivo inferior a 8 m.

Deve também ser reservada uma margem de engenharia razoável durante a seleção do modelo, em vez de selecionar um produto apenas com base na distância máxima teórica.

2.4.O nível máximo de líquido não deve entrar na zona cega do instrumento.

Os medidores de nível ultrassônicos geralmente possuem uma área próxima à sonda onde não é possível realizar medições normais; essa área é conhecida como zona cega.

Se o nível máximo de líquido entrar na zona cega, o instrumento pode não ser capaz de identificar corretamente a superfície real do líquido.

Portanto, o seguinte requisito deve ser cumprido durante a instalação:

A distância entre a sonda e o nível líquido mais elevado deve ser superior à zona cega especificada para o instrumento;

A zona cega específica deve ser verificada na ficha técnica ou no manual do modelo correspondente;

Não deve ser utilizada uma distância fixa única como padrão universal para todos os medidores de nível ultrassônicos.

– A que distância a sonda ultrassônica deve estar da parede do tanque?

Se a sonda for instalada demasiado próxima à parede do tanque, o feixe ultrassônico pode atingir:

• paredes de tanque irregulares;

• juntas de soldadura;

• estruturas de suporte;

• protuberâncias;

• outros componentes internos.

Todos esses fatores podem gerar ecores interferentes.

De acordo com a experiência de instalação que você forneceu:

Para paredes de piscina ou de tanque irregulares, recomenda-se manter uma distância superior a 0,3 m entre a sonda e a parede.

Este valor pode ser utilizado como referência prática para alguns locais; no entanto, a distância real de instalação deve também levar em conta:

• Ângulo do feixe da sonda;

• Distância de medição;

• Diâmetro do navio;

• Estrutura da parede do tanque;

• Instruções para o modelo específico.

Quanto maior for a faixa de medição, maior geralmente será a área de cobertura do feixe na extremidade distante.Portanto, considerar apenas a distância no topo do tanque não é suficiente.

4. O que deve ser feito se o nível máximo de líquido entrar na zona cega?

Caso o espaço de instalação seja limitado e a sonda não consiga manter uma distância suficiente em relação ao nível máximo de líquido, pode ser considerada uma tubulação de extensão ou um tubo de montagem, conforme exigido pelo instrumento específico.

A solução prática fornecida no seu material inclui:

• Diâmetro do tubo de extensão superior a 120 mm;

• Comprimento de aproximadamente 0,35–0,50 m;

• Instalação vertical;

• Parede interna lisa;

• A abertura do tanque não deve ser inferior ao diâmetro interno do tubo de extensão.

Outra opção é estender o tubo até o tanque, assegurando que os níveis de líquido no interior e no exterior do tubo possam se comunicar normalmente.

Essas dimensões baseiam-se em experiência específica de instalação e não devem ser utilizadas diretamente como parâmetros de design universais para todos os modelos.

Isso ocorre porque o próprio tubo de extensão pode gerar reflexões ultrassônicas.

Portanto, antes de utilizar um tubo de extensão, deve-se confirmar o seguinte:

• Diâmetro permitido do tubo;

• Comprimento máximo do tubo;

• Dimensões da sonda;

• Se a parede interna é lisa;

• Se há arruelas na abertura do tubo;

• Se é compatível com as características da viga do instrumento específico.

5.Quais parâmetros do instrumento devem ser confirmados novamente antes da instalação?

Antes da instalação, as condições do local devem ser verificadas novamente para confirmar que atendem aos requisitos do modelo selecionado.

Os fatores-chave incluem:

Pressão de processo;

Confirme que a pressão do recipiente não exceda a faixa permitida para o instrumento.

Temperatura do Processo;

Confirme que tanto a temperatura do meio quanto a temperatura ambiente se encontram dentro da faixa permitida pelo instrumento.

Propriedades Químicas do Meio

: Para meios ácidos, alcalinos, águas residuais ou outros meios corrosivos, verifique se a sonda e os materiais de contato com o processo são quimicamente compatíveis.

Requisitos Elétricos:

A energia deve ser desligada antes da instalação do cablagem.

Caso seja utilizado um medidor de nível ultrassônico resistente a explosões, a instalação, o selamento e a montagem devem ser realizados de acordo com os requisitos correspondentes para resistência a explosões.

6.O que deve ser considerado ao instalar um medidor de nível ultrassônico ao ar livre?

6.1. Evite a exposição prolongada à luz solar direta

Quando um medidor de nível ultrassônico for instalado ao ar livre e exposto a radiação solar intensa por períodos prolongados, a temperatura da carcaça do instrumento e dos seus componentes eletrônicos pode aumentar.

Em ambientes de alta temperatura com forte exposição à luz solar, pode-se instalar uma proteção solar ou uma cobertura protetora, conforme as condições do local.

A sombra solar não deve interferir na transmissão e recepção normais de sinais ultrassônicos pela sonda.

6.2. Os cabos e os dutos protetores devem ser adequadamente impermeabilizados.

A água da chuva e a condensação são problemas comuns em instalações externas.

Se o duto do cabo ou a entrada do cabo não forem adequadamente selados, a água pode percorrer o cabo e entrar no instrumento.

Por conseguinte, deve-se prestar atenção aos seguintes pontos:

• Apertar com precisão a junta do cabo;

• Selar corretamente as conexões dos condutos;

• Evitar o trajeto do cabo que permita que a água flua diretamente para baixo para o instrumento a partir do lado superior;

• Instalar um laço de derramamento.

Um método simples, mas importante, é o seguinte:

O cabo deve ser curvado para baixo antes de entrar no instrumento e, em seguida, elevado para cima até a entrada do cabo.

Isso permite que a água da chuva ou a condensação gotejem para baixo ao longo do cabo, em vez de fluirem diretamente para o corpo do instrumento.

6.3.Deve-se considerar proteção adicional contra raios em áreas com tempestades frequentes.

: Mesmo que o instrumento disponha de um determinado nível de proteção interna contra sobretensões, devem ser consideradas medidas de proteção externa ou contra raios, de acordo com o projeto elétrico do local, em áreas com atividade frequente de raios.

Isso é especialmente importante para:

• Tanques de água externos;

• Tanques de armazenamento elevados;

• Longas extensões de cabos;

• Áreas abertas;

locais onde problemas de raio induzido ou sobretensão exigem maior atenção.

7. Como devem ser instalados medidores de nível ultrassônicos em ambientes de alta e baixa temperatura?

Caso a temperatura ambiente do local possa exceder a faixa operacional permitida do instrumento, devem ser adotadas medidas de proteção adequadas.

Por exemplo:

• Adicione sombreamento ou isolamento térmico em áreas de alta temperatura;

• Evite que superfícies de equipamentos de alta temperatura entrem em contato direto com a sonda;

• Considere o uso de isolamento térmico em ambientes de baixa temperatura;

• Evite que o gelo cobre diretamente a sonda.

As temperaturas ambiente e de meio permitidas para medidores de nível ultrassônicos variam conforme o modelo; por isso, deve-se utilizar a ficha técnica do produto específico como base.

8. O que deve ser considerado ao instalar no canal ou em tanques abertos?

Ao instalar nos canais, piscinas ou outros recipientes abertos, geralmente é necessário utilizar um suporte de montagem.

Verifique atentamente o seguinte:

Capacidade de carga do suporte

O suporte deve possuir resistência mecânica suficiente. Para uso prolongado ao ar livre, devem também ser consideradas as cargas de corrosão e de vento.

Cobertura do feixe de sonda

Não deve haver paredes de piscina, vigas transversais ou outros obstáculos dentro da área de cobertura do ângulo do feixe ultrassônico.

Altura de instalação;

O nível mais baixo do líquido deve permanecer dentro da faixa de medição efetiva do instrumento, enquanto o nível mais alto não deve entrar na zona cega;

Por conseguinte, a altura do suporte de montagem não pode ser determinada apenas com base na conveniência construtiva; ela deve também atender aos requisitos da faixa de medição completa;

9. Como deve ser instalado um medidor de nível ultrassônico em um tanque com cúpula?

: Deve-se prestar atenção especial às reflexões múltiplas na parte superior de um tanque com cúpula.

Se um medidor de nível ultrassônico for instalado diretamente em uma posição onde seja provável a ocorrência de reflexões concentradas, podem surgir ecores complexos entre o telhado abobadado e a superfície do líquido.

Com base na experiência que você forneceu, pode-se considerar a instalação a aproximadamente 1/2 ou 2/3 do raio do telhado do tanque para evitar posições que possam gerar reflexões múltiplas.

Esta proporção pode ser utilizada como referência prática; no entanto, a posição real ainda deve ser determinada de acordo com:

• Dimensões do tanque;

• Forma de cúpula;

• Ângulo do feixe da sonda;

• Obstáculos internos.

O princípio fundamental é:

Evitar que a estrutura do tanque gere ecores de interferência mais intensos do que o eco real da superfície do líquido.

10.Como deve ser instalado um medidor de nível ultrassônico em um tanque cônico?

Para um recipiente cônico com topo plano, caso seja necessária medição até o fundo cônico, o centro do topo é geralmente uma posição que merece ser considerada primeiro.

Isso permite que a sonda aponte diretamente para a área do fundo do recipiente cônico.

No entanto, se o centro do recipiente contiver:

• um tubo de entrada;

• um eixo de agitador;

• estruturas internas;

, a posição de instalação ainda precisa ser ajustada.

Por conseguinte, a "instalação central" deve ser considerada como uma opção preferencial quando a estrutura do recipiente permitir, e não como um requisito absoluto.

11.Erros Comuns de Instalação de Medidores de Nível Ultrassônicos

: Em aplicações práticas no campo, os problemas mais comuns geralmente não são causados por falhas no instrumento, mas sim por uma instalação inadequada.

: Erros comuns incluem:

Perguntas Frequentes;

P1: Qual é a consideração mais importante ao instalar um medidor de nível ultrassônico?

Primeiro, verifique a faixa de medição e a zona cega. Em seguida, certifique-se de que a sonda esteja corretamente alinhada com a superfície do líquido e evite que entradas, paredes do tanque ou outros obstáculos entrem na área de cobertura do feixe ultrassônico.

Q2: O medidor de nível ultrassônico deve sempre ser instalado a 0,3 m da parede do tanque?

Não necessariamente.Uma distância de 0,3 m pode ser utilizada como referência prática sob determinadas condições de instalação; no entanto, a distância real deve ser determinada com base no ângulo do feixe, na distância de medição e no modelo específico do instrumento.

Q3: O que deve ser feito se o nível líquido máximo entrar na zona cega?

A altura de instalação da sonda pode ser ajustada ou pode ser utilizada uma tubulação de extensão adequada, caso isso seja permitido pelo fabricante.As dimensões do tubo de extensão não devem ser escolhidas de forma arbitrária; caso contrário, podem ser gerados ecos adicionais.

Q4: Por que um medidor de nível ultrassônico não deve ser instalado diretamente acima de uma entrada?

O fluxo de material que entra pode refletir e dispersar ondas ultrassônicas. O instrumento pode confundir esse fluxo com a superfície do líquido, resultando em mudanças repentinas ou medições incorretas.

Q5: Por que se deve utilizar um circuito de drenagem para cabos em instalações externas?

Esse método ajuda a evitar que a água da chuva ou a condensação fluam diretamente ao longo do cabo até a entrada do cabo de instrumentação; trata-se de uma medida de impermeabilização simples e eficaz.

Q6: É possível instalar um medidor de nível ultrassônico diretamente no centro de um tanque com cúpula?

Não se recomenda instalar esse dispositivo nesse local sem antes realizar uma avaliação técnica.Algumas estruturas com telhado abobadado podem gerar múltiplas reflexões; por isso, deve ser selecionada uma posição mais adequada de acordo com a estrutura do tanque e as condições de eco.

Resumo;

A qualidade da instalação de um medidor de nível ultrassônico afeta diretamente a estabilidade das medições subsequentes.

Os fatores mais importantes a serem considerados durante a instalação são:

Intervalo de medição, zona cega, direção da sonda, posição de entrada, distância da parede do tanque, obstáculos no interior do feixe, tubulações de extensão, temperatura, impermeabilização externa e proteção contra raios.

Para canais, tanques abobadados e tanques cónicos, a posição de instalação da sonda deve também ser selecionada de acordo com a estrutura do recipiente.

Algumas das dimensões e proporções fornecidas no seu material de origem possuem valor de referência prático; no entanto, o projeto final para um projeto real deve basear-se na ficha técnica e nas instruções de instalação do modelo específico do medidor de nível ultrassônico.