Tipos de Instrumentos de Medição de Nível: Princípios, Características e Guia de Seleção

A medição de nível é amplamente utilizada no processamento químico, no tratamento de água, na produção de alimentos e bebidas, na indústria farmacêutica, no manejo de água em aplicações agrícolas, na mineração, em sistemas de armazenamento e na automação industrial. Diferentes tecnologias de medição são necessárias, dependendo do meio, da estrutura do tanque, da temperatura, da pressão e do ambiente de instalação.

As tecnologias mais comuns incluem medição de nível por método hidrostático, ultrassônico, de flutuação, por radar, por admittance em RF e capacitivo. Nenhuma tecnologia é adequada para todas as aplicações; portanto, a seleção deve considerar as condições do processo, o intervalo de medição, os requisitos de instalação, a saída de sinal e os requisitos de manutenção.

1. Medição de Nível por Método Hidrostático

A medição de nível por método hidrostático determina o nível de um líquido com base na pressão gerada pela coluna de líquido.Quando a densidade do líquido se mantém relativamente estável, o aumento da altura do líquido resulta num aumento correspondente da pressão hidrostática.

Princípio de Medição Simples

Adequado para medição contínua do nível de líquido.

Aplicações Típicas

Tanques de água, reservatórios, poços e sistemas de armazenamento industrial.

Estabilidade do Processo

A espuma, o vapor e a turbulência superficial não afetam diretamente a medição de pressão.

Integração do Sistema

Modelos industriais podem fornecer saídas de 4-20mA ou RS485.

A medição hidrostática é influenciada pela densidade do líquido. Se a densidade variar significativamente devido à temperatura, à concentração ou à composição do processo, O nível calculado também pode sofrer um deslocamento. Para tanques fechados sob pressão, pode ser necessária a compensação de pressão na fase gasosa ou a medição de pressão diferencial.

2. Medição de Nível por Ultrassom

Os transmissores de nível ultrassônicos são, normalmente, instrumentos sem contato. O sensor emite um pulso ultrassônico em direção à superfície do líquido ou do sólido e mede o tempo de viagem do sinal refletido. A distância medida é então convertida em nível com base na altura de referência de instalação.

Medição sem contato

O sensor normalmente não mantém contato direto com o meio de processo.

Aplicações com líquidos e alguns sólidos

Adequada para tanques, cisternas, sistemas de águas residuais, canais abertos e certos tipos de sólidos em estado bruto.

Instalação relativamente simples

Ideal para aplicações à pressão atmosférica em condições de ar estável.

Integração de Automação

Pode ser conectada a PLC s, RTUs, registradores de dados e sistemas de monitoramento remoto.

Devido ao fato de os sinais ultrassônicos se propagarem pelo espaço gasoso acima do processo, Alterações de temperatura, vapor, espuma, fluxo de ar intenso, poeira, turbulência na superfície e obstruções internas podem comprometer a estabilidade das medições.

3. Medição de Nível por Flutuação

Os instrumentos de nível flutuante utilizam o princípio de flutuação para detectar variações no nível de um líquido. À medida que o líquido sobe ou desce, o flutuador desloca-se proporcionalmente, e essa posição é convertida em um sinal de nível por meio de acoplamento magnético. ligação mecânica, interruptores de lâmina ou outros métodos de detecção.

Princípio Mecânico Direto

Comumente utilizado em aplicações convencionais de nível de líquido.

Independente da constante dielétrica

Adequado para diversos líquidos padrão.

Medição pontual ou contínua

Pode ser utilizado em interruptores de nível ou para indicação contínua do nível.

Porque o flutuante está em contato direto com o meio, a viscosidade, a corrosão e os sólidos, Devem ser considerados a cristalização, os depósitos e o espaço de movimentação disponível. Mídias de alta viscosidade ou propensas a formação de incrustações podem restringir o movimento de flutuadores.

– 4. Medição de Nível por Radar;

– Os transmissores de nível por radar utilizam ondas eletromagnéticas de alta frequência para medição de nível sem contato. A antena emite um sinal de radar em direção à superfície do processo, e o sinal refletido é analisado para calcular o nível real de líquido ou sólido.

Medição sem contato

Adequado tanto para líquidos quanto para sólidos em grande quantidade.

Adequado para condições mais exigentes.

Em geral, é menos sensível à variação de temperatura, pressão e pressão de vapor do que a medição ultrassônica.

Não possui peças móveis mecânicas.

Adequado para medição contínua de longo prazo.

Amplo leque de aplicações.

Utilizado em tanques, silos, tratamento de água, processos químicos e aplicações na mineração.

A reflexão do radar continua a ser influenciada pela constante dielétrica e pela posição de instalação. Geometria do tanque e ecos indesejados. Mídias de baixa dielétrica ou vasos complexos podem exigir uma seleção cuidadosa da frequência de radar, do projeto da antena e da posição de instalação.

5. Medição do Nível de Admitância RF

Os instrumentos de medição do nível de admitância RF detectam alterações nas características elétricas entre uma sonda e o vaso. Eles normalmente utilizam uma sonda de contato e podem ser aplicados em líquidos, polpas, pós e materiais granulares.

Suporta múltiplos tipos de meios.

Adequado para líquidos, polpas, pós e grânulos.

Detecção pontual de nível.

Frequentemente utilizado para alarmes de alto e baixo nível.

: Aplicável a determinados meios de revestimento.

: Com um projeto adequado, este dispositivo pode suportar certas condições de revestimento ou acúmulo.

: A medição da admittance em radiofrequência pode ser influenciada pelas propriedades elétricas do meio. Revestimento da sonda e geometria de instalação. Aplicações que apresentem alterações dielétricas significativas ou acumulação severa de substâncias devem ser calibradas e verificadas em condições reais de processo.

6. Medição de Nível Capacitiva

Os instrumentos de nível capacitivos medem as variações de capacitância à medida que o material entra na área de detecção entre a sonda e o eletrodo de referência. A constante dielétrica do meio de processo influencia diretamente a resposta de capacitância.

Líquidos e sólidos selecionados

Adequado para diversos líquidos, pós e materiais granulares.

Estrutura compacta

Ideal para vasos e instalações de pequeno porte, onde o espaço é limitado.

Medição contínua ou pontual

Pode ser configurado para detecção contínua ou pontual do nível.

A medição capacitiva é sensível à constante dielétrica e à composição do produto. acumulação da sonda, umidade e geometria de instalação Alterações significativas nas propriedades do meio podem exigir recalibração.

7.Comparação das tecnologias de medição em nível comum:

– Tecnologia;	– Tipo de medição;	– Meios típicos;	– Principais vantagens;	– Principais limitações;
– Medição hidrostática;	– Medição por contato;	– Medição em líquidos;	– Simples, estável e adequada para aplicações em águas profundas;	– Influenciada pela densidade do líquido;
– Medição ultrassônica;	– Medição sem contato;	– Líquidos e outros casos selecionadosSólidos	Instalação simples e sem contato direto com o processo	Influenciado por espuma, vapor, temperatura e fluxo de ar
Flutuação	Contato	Líquidos	Princípio direto e independente da constante dielétrica	O movimento mecânico pode ser afetado por depósitos ou por alta viscosidade
Radar	Sem contato	Líquidos e sólidos	Adequado para condições de processo mais exigentes	Exige consideração da constante dielétrica e de ecos indesejados
Admitância em RF	Contato	Líquidos, polpas,Pó e grânulos	Adequado para diversos materiais industriais e detecção em nível pontual	Influenciado pelo acúmulo de material e pelas propriedades elétricas do meio
Capacitivo	Por contato	Líquidos e sólidos	Instalação compacta e flexível	Sensível à constante dielétrica e ao revestimento da sonda

8. Como Selecionar uma Tecnologia de Medição de Nível\n

Tanques de Água, Reservatórios e Poços\n

A medição hidrostática, por ultrassom ou por radar pode ser selecionada conforme as condições de instalação e de processo.\n

Sistemas de Efluentes e Efluentes Tratados\n

Devem ser considerados espuma, lodo, corrosão e materiais flutuantes.\nEm condições mais desafiadoras, pode-se avaliar a tecnologia por radar.

Tanques de armazenamento industrial.

Para tanques em condições normais de atmosfera, podem ser utilizadas medições por ultrassom, radar ou hidrostática; já em processos com temperaturas ou pressões mais elevadas, podem ser necessários radar, radar de ondas guiadas ou medição de pressão diferencial.

Silos para materiais sólidos em grande quantidade.

A detecção de nível por radar, ultrassom, admissão em RF ou capacitiva pode ser selecionada conforme a presença de poeira, o alcance e as propriedades do material.

Vasos de Pequeno Porte e Detecção de Nível em Ponto

interruptores flutuantes, interruptores capacitivos ou interruptores de nível por admissão em RF podem ser adequados.

9. Informações Necessárias para a Seleção do Instrumento de Nível

Parâmetro de Seleção	Informações para Confirmação
Meio de Processo	Estado físico: líquido, suspensão, pó ou grânulos; Tipo de medição:
; Medição contínua ou alarme em ponto:	; Intervalo de medição:
; Nível mínimo e máximo:	; Propriedades do meio:
; Densidade, constante dielétrica, viscosidade e corrosividade:	; Temperatura do processo:
	Temperatura operacional normal e máxima
Pressão de processo	Condições atmosféricas, positivas ou de vácuo
Condições ambientais	Vapor, espuma, poeira, condensação e vibração
Método de instalação	Montagem superior, montagem lateral, submersível ou com flange
Sinal de saída	4-20mA, RS485, relé ou outras saídas industriais
Integração de sistema	PLC,RTU, SCADA ou plataforma IoT:

– FAQ;

– Q1: Qual tecnologia de medição de nível é adequada para a medição normal do nível de água?

A1: Podem ser utilizados instrumentos hidrostáticos, ultrassônicos e de radar. A escolha final depende do alcance de medição, das condições de instalação e do processo em questão.

Q2: Qual é a principal diferença entre a medição de nível por ultrassons e por radar?

A2: Os instrumentos ultrassônicos utilizam ondas sonoras, enquanto os instrumentos de radar utilizam ondas eletromagnéticas. O radar é, em geral, menos sensível a variações de temperatura, pressão e pressão de vapor.

Q3: A medição do nível hidrostático é afetada pela densidade do líquido?

A3: Sim. O nível hidrostático é calculado com base na pressão da coluna de líquido; portanto, variações significativas na densidade podem afetar o valor calculado do nível.

Q4: Os instrumentos de nível por radar podem medir sólidos em estado livre?

A4: Sim. Esses instrumentos são amplamente utilizados tanto para líquidos quanto para sólidos em estado livre em tanques e silos.

Q5: Por que a constante dielétrica é importante na medição de nível por capacitância?

A5: A medição capacitiva depende das variações de capacitância provocadas pelo meio de processo; portanto, a constante dielétrica influencia diretamente a resposta.

Q6: Qual tecnologia deve ser considerada na presença de espuma?

A6: A seleção depende da espessura da espuma e das condições de processo. Uma espuma de maior espessura pode atenuar os ecos ultrassônicos;, por isso, pode ser necessário avaliar a utilização de medição por radar ou por contato.

Q7: Todos os instrumentos de nível podem ser conectados a um PLC?

A7: Isso depende da configuração de saída. Instrumentos com saídas de 4-20mA, RS485 Modbus ou relés, por exemplo, podem normalmente ser integrados a PLC s, RTUs ou sistemas de aquisição de dados.

– Conclusão

Os instrumentos de nível hidrostático, ultrassônico, de flutuação, radar, de admittance em RF e capacitivos utilizam princípios de medição distintos e são adequados a diferentes condições de processo. A medição hidrostática é adequada para líquidos com densidade relativamente estável. A medição por ultrassons é útil em diversas aplicações com líquidos e sólidos selecionados, sem contato. Os instrumentos de flutuação oferecem uma solução mecânica direta para líquidos comuns; O radar é adequado para condições mais exigentes em tanques e silos; A admittance em RF e as tecnologias capacitivas são comumente utilizadas para medições específicas de contato e detecção em pontos isolados.

A seleção adequada deve considerar o meio de processo, o intervalo de medição, a temperatura, a pressão, a espuma, o vapor, a poeira, as condições de instalação, o sinal de saída e os requisitos de integração do sistema. METRAVON Os produtos de medição de nível podem ser integrados com PLC s, RTUs,SCADA sistemas e plataformas de IoT industrial para tanques de líquidos, sistemas de tratamento de água, processos industriais e aplicações com materiais em estado sólido em grande escala.