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A medição de nível e de nível de água são variáveis de processo importantes na produção industrial, no tratamento de água, na irrigação agrícola e no monitoramento de infraestruturas. Dados de nível confiáveis apoiam o controle de processos, a proteção de equipamentos, a gestão de alarmes e o monitoramento remoto.
Um transmissor de nível por ultrassom permite medição sem contato ao ser instalado acima da superfície do líquido. Como o elemento sensor normalmente não precisa permanecer imerso no meio, essa tecnologia é amplamente utilizada no tratamento de água, águas residuais, tanques, reservatórios e em aplicações específicas com líquidos químicos.
1. Como funciona um transmissor de nível ultrassônico?
Um transmissor de nível ultrassônico determina a distância até a superfície de um líquido medindo o tempo de propagação de um pulso ultrassônico através do ar. O sensor emite um pulso ultrassônico em direção à superfície do líquido. A onda sonora é refletida pela superfície e retorna ao sensor.
Distância = Velocidade do Som × Tempo de Ida e Volta ÷ 2
Quando a altura de referência de instalação ou a altura do tanque forem conhecidas, o nível real do líquido pode ser calculado da seguinte forma:
Nível do Líquido = Altura de Referência − Distância Medida
O instrumento, portanto, mede a distância em primeiro lugar e, em seguida, converte esse valor de distância em nível de líquido ou nível de água, de acordo com os parâmetros de instalação configurados.
O pulso ultrassônico propaga-se principalmente pelo espaço de ar entre o sensor e a superfície do líquido. Não mede o nível transmitindo som através do próprio líquido.
2. Principais características da medição de nível por ultrassom
Medição sem contato
O sensor é normalmente instalado acima do líquido, reduzindo a exposição direta à corrosão, à contaminação e aos sedimentos.
Monitoramento contínuo do nível
Podem ser fornecidos valores contínuos de nível para monitoramento de processo, alarmes, controle e aquisição remota de dados.
Integração do Sistema
Consoante o modelo, as interfaces podem incluir 4-20mA, RS485, Modbus RTU e saídas de relé.
Sem partes móveis mecânicas
A medição não depende de flutuadores, braços mecânicos ou outros mecanismos de detecção móveis.
Adequado para múltiplos líquidos.
As aplicações incluem água, efluentes e óleos ou líquidos químicos selecionados, conforme as condições do processo.
3. Principais Parâmetros Técnicos
As especificações técnicas variam conforme o intervalo de medição, o projeto do transdutor, a configuração de saída e os requisitos ambientais. O modelo final deve ser selecionado com base nas condições reais de instalação.
| Parâmetro | Descrição |
|---|---|
| Princípio de medição | Tempo de voo ultrassônico |
| Tipo de medição | Medição contínua sem contato |
| Intervalo de medição | Selecionado conforme o modelo e a distância de medição exigida |
| Precisão de medição | Depende do modelo,intervalo e condições de aplicação |
| Zona Morta | Depende do projeto do transdutor e do intervalo de medição |
| Fonte de Alimentação | Depende do modelo selecionado |
| Sinal de Saída | 4-20mA, RS485 ou outras opções disponíveis, conforme o modelo; |
| – Protocolo de comunicação; | – Modbus RTU, disponível em modelos digitais aplicáveis; |
| – Compensação de temperatura; | – Normalmente disponível em modelos industriais de ultrassom; |
| – Consumo de energia; | – Dependente da configuração de alimentação e de saída; |
| – Classificação de proteção | Selecionado conforme os requisitos de instalação em ambiente interno ou externo; |
| Temperatura de operação; | Dependente do modelo selecionado; |
| Instalação; | Conexão roscada, suporte de montagem ou outra estrutura; |
| Material do sensor / carcaça; | Selecionado conforme o meio e as condições ambientais; |
| Material do cabo | Depende da estrutura do sensor e do ambiente de instalação. |
Para um caso específico METRAVON Transmissor de nível ultrassônico O intervalo de medição, a precisão, a fonte de alimentação, a classificação de proteção e a interface de sinal devem ser confirmados na ficha técnica correspondente do produto.
4. Aplicações Típicas
Monitoramento em Ambiente Industrial
As aplicações típicas incluem tanques de água industriais, tanques de processo e bacias de águas residuais, reservatórios de água potável, tanques de coleta, estações de bombeamento e sistemas de tratamento de água bruta.
Os sinais de nível podem ser conectados a PLC s ou sistemas de controle para monitoramento contínuo, Alertas e controle da bomba.
Monitoramento do Nível de Água em Áreas Agrícolas;
As aplicações incluem tanques de irrigação, reservatórios agrícolas e cisternas de armazenamento de água. canais abertos e tanques de armazenamento para fertirrigação.
Quando combinados com registradores de dados e dispositivos de comunicação, As informações sobre o nível da água podem ser monitoradas remotamente.
Monitoramento de Drenagem Urbana e Inundações em Estradas
Sensores ultrassônicos podem ser utilizados em vias de baixa altitude, passagens subterrâneas e canais de drenagem. poços de águas pluviais e sistemas de drenagem urbana.
Os dados de medição podem apoiar alarmes de inundação, o controle de bombas de drenagem e o monitoramento remoto.
Arquitetura típica de monitoramento remoto:
Transmissor de nível ultrassônico → Registrador de dados → 4G / LoRa WAN → Plataforma de monitoramento remoto
Em aplicações agrícolas, os transmissores de nível ultrassônicos são utilizados principalmente para o monitoramento do nível de água ou de líquido. Eles não são destinados à medição direta da umidade do solo. A umidade do solo deve ser medida utilizando um sensor de umidade de solo específico.
5. Fatores que Afetam a Medição de Nível por Ultrassom
Espuma
A espuma espessa pode absorver ou atenuar o eco ultrassônico.
Vapor e Gás de Vapor
O vapor ou gás de vapor em alta temperatura pode afetar a propagação das ondas sonoras.
Temperatura
A temperatura do ar afeta a velocidade do som, por isso a compensação térmica é comumente utilizada.
Movimento da superfície
Agitação intensa ou fluxo entrante rápido podem gerar ecos instáveis.
Obstruções: tubos, escadas, vigas e outras estruturas internas do
podem gerar ecos indesejados.
6. Como selecionar um transmissor de nível ultrassônico.
| Item de seleção | Informações para confirmação: |
|---|---|
| – Meio medido; | – Água, efluentes, óleo ou líquido químico; |
| – Distância máxima de medição | Distância entre o sensor e o nível de líquido mais baixo esperado |
| | Nível Máximo de Líquido | | Confirme que o nível mais alto permanece fora da zona morta |
| Condições de Processo | : espuma, vapor, variações de temperatura e movimento da superfície; |
| : ambiente de instalação; | : interior, exterior, tanque, reservatório ou canal aberto |
| Sinal de saída | 4-20mA ou RS485; |
| Comunicação; | Se é necessário Modbus RTU; |
| Integração do sistema; | PLC, RTU, SCADA, registrador de dados ou plataforma IoT; |
| Requisitos de proteção; | Selecionado com base no ambiente do local |
Em projetos de monitoramento remoto, devem também ser consideradas as interfaces de comunicação e a expansão futura do sistema. Isso permite que o transmissor de nível se integre de forma mais simples à infraestrutura de automação e IoT já existente.
– Perguntas Frequentes
P1: Um transmissor de nível ultrassônico precisa entrar em contato com o líquido?
A1: Não. O sensor é normalmente instalado acima da superfície do líquido e mede a distância com base no tempo de propagação de pulsos ultrassônicos.
P2: Um transmissor de nível ultrassônico pode ser utilizado para medir efluentes?
A2: Sim. Pode ser utilizado em diversas aplicações com águas residuais, mas é necessário avaliar a formação de espuma, o surgimento de vapor e o movimento na superfície.
Q3: Os sensores ultrassônicos podem medir o nível de água em tanques?
A3: Sim. Tanques de água, reservatórios e tanques de armazenamento são aplicações comuns.
Q4: Um transmissor de nível ultrassônico pode utilizar a interface RS485?
A4: Alguns modelos industriais oferecem comunicação RS485 e suporte ao protocolo Modbus RTU.
Q5: Por que é necessária a compensação de temperatura?
A5: A temperatura do ar influencia a velocidade do som. A compensação térmica ajuda a reduzir o erro de medição de distância resultante.
Q6: A espuma afeta a medição de nível por ultrassom?
A6: Sim. A espuma espessa pode reduzir a intensidade do sinal ultrassônico refletido e deve ser avaliada durante a seleção.
Q7: Os transmissores de nível ultrassônicos podem ser utilizados em ambientes externos?
A7: Sim. A classificação de proteção e a estrutura de instalação devem ser selecionadas conforme as condições de chuva, temperatura e características do local.
Q8: Um transmissor de nível ultrassônico pode ser conectado diretamente a um PLC?
A8: Sim.Conforme a interface de entrada do PLC, podem ser utilizadas as comunicações 4-20mA ou RS485 Modbus.
– Conclusão
Um transmissor de nível ultrassônico é um instrumento de medição contínua de nível sem contato, baseado na tecnologia de tempo de voo ultrassônico. Pode ser aplicado em tanques industriais, sistemas de tratamento de água, armazenamento de água para irrigação e monitoramento de inundações urbanas.
A aplicação bem-sucedida depende do intervalo de medição, da zona morta, da espuma, do vapor, da temperatura, das condições entre o líquido e a superfície, da posição de instalação e da interface de sinalização. METRAVON Os produtos de medição de nível por ultrassom podem ser integrados com PLC s, RTUs, sistemas de aquisição de dados e plataformas remotas de monitoramento IoT, conforme os requisitos do projeto, oferecendo suporte a sistemas de monitoramento de nível compatíveis e escaláveis.
