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Medição de nível em colunas de vácuo: fundo da coluna e radar de onda guiada
A pressão reduzida altera as condições de ebulição e pode produzir, no fundo da coluna, um líquido em ebulição e com espuma cujo nível aparente depende da carga. Os sistemas de pressão diferencial também dependem da densidade do processo, do estado da coluna de referência e da compensação de pressão. Selecione o instrumento para o objetivo real de controlo, a faixa de pressão e as condições da superfície.
A física que orienta a escolha do instrumento
Uma pressão mais baixa pode favorecer a ebulição e a vaporização súbita à temperatura operacional. Espuma húmida ou seca pode produzir sinais de retorno diferentes no radar; a velocidade do vapor e o arrastamento de líquido podem afetar a instalação. Num sistema DP, a densidade do vapor e a pressão hidrostática de uma coluna de referência cheia de líquido são termos separados. Uma pequena correção da densidade do vapor não reduz a pressão da coluna húmida nem a sua sensibilidade à temperatura.
Radar de onda guiada no fundo da coluna: a solução habitual, com condições
O radar de onda guiada pode proporcionar uma medição adequada de pequena amplitude em alguns fundos de colunas de vácuo, sem uma coluna de referência DP. O seu campo continua a interagir com o meio em torno da sonda; por isso, os efeitos da espuma e do vapor não desaparecem. Avalie radares de onda guiada e de espaço livre com base na espuma, ebulição, depósitos e elementos internos reais, bem como nos limites de pressão e temperatura.
Condições que devem ser verificadas, não presumidas:
| Condição | Pergunta a responder | Consequência se for ignorada |
|---|---|---|
| Mecânica da sonda | A sonda suporta a velocidade do vapor e as gotas arrastadas em condições de inundação da coluna? | Deflexão da sonda, reflexões falsas, falha mecânica |
| Comportamento da espuma | A espuma é húmida, com comportamento aparentemente condutor, ou seca? | Seleção da superfície errada; reflexões duplas semelhantes às de uma interface |
| Ebulição na sonda | A mistura vaporiza subitamente ao longo da sonda sob vácuo elevado? | Reflexões falsas acima do nível real |
| Distância mínima | O nível baixo necessário fica acima da zona morta inferior da sonda? | Perda da medição precisamente onde o controlo dela precisa |
O comprimento da sonda deve cobrir toda a faixa de controlo mais a zona morta inferior, e o método de sustentação deve suportar vibrações. Sob vácuo elevado, a verificação da vaporização súbita merece uma discussão efetiva com o projetista do processo, pois alguns sistemas de vácuo fervem continuamente na superfície da sonda.
Pressão diferencial: válida, com contabilização realista dos erros
A DP continua a ser uma opção válida para medir nível em colunas de vácuo quando o fluido é limpo e as colunas podem ser mantidas cheias. A análise dos erros deve considerar:
A densidade do fluido de processo varia com a temperatura e a composição; o nível é inferido como ΔP/(ρ·g), pelo que um pequeno erro de 2% na relação entre densidade real e configurada produz um erro de aproximadamente 2% da altura atual de líquido; não corresponde automaticamente a 2% da amplitude de medição.
A densidade da coluna húmida pode variar com a temperatura, a composição ou a perda parcial de líquido de enchimento. Utilize o projeto aprovado da coluna de referência e propriedades verificadas do fluido; o isolamento, por si só, não mantém a temperatura constante, e a circulação não é adequada para todas as instalações.
Com densidades de vapor baixas, a correção DP do espaço de vapor é pequena, muitas vezes desprezável, mas essa dimensão «pequena» deve ser documentada, não presumida.
Exemplo no fundo da coluna. Uma amplitude de 1.0 m com densidade assumida do produto de 950 kg/m³ corresponde a cerca de 9.32 kPa. Suponha uma coluna de referência de 3 m com fluido cuja densidade verificada passa de 1050 para 1044.75 kg/m³. A pressão hidrostática varia em 5.25 × 9.81 × 3, cerca de 154.5 Pa: aproximadamente 1.66% da amplitude. Este exemplo assume a variação de densidade, em vez de atribuir um coeficiente universal de expansão térmica às misturas de glicol. Avalie separadamente os efeitos do vapor com a pressão, temperatura e composição reais.
Onde medir: o nível no fundo é um meio, não um fim
A medição de nível no fundo da coluna serve para proteger a bomba e estabelecer o balanço de massa da coluna. Se o objetivo real de controlo for proteger a bomba, um interruptor baixo-baixo devidamente localizado pode proporcionar mais segurança do que um transmissor contínuo cuja leitura ninguém considera fiável. Se o objetivo for o balanço de massa, a medição contínua deve ser validada face aos caudais durante o funcionamento normal; uma leitura do fundo em ebulição que deriva com a carga da coluna corrompe silenciosamente o balanço.
Defina primeiro o objetivo; ele determina tanto o instrumento como a sua rotina de manutenção.
Perguntas sobre aplicações sob vácuo
P1. Por que não instalar radar de espaço livre no topo da coluna?
A espuma, a pulverização interna e os elementos separadores de gotas interrompem a trajetória, e o vapor acima do líquido no fundo de uma coluna de vácuo raramente é limpo. O radar de espaço livre funciona em alguns reservatórios de refervedores; para o fundo das colunas, costuma ser a segunda escolha face ao GWR.
P2. A sonda precisa de um tubo tranquilizador?
A sonda guia o sinal do radar; não é um elemento tranquilizador e não suprime a ebulição nem o balanço do líquido. Pode considerar-se uma câmara ou um tubo para um instrumento específico, com comunicação adequada com o processo, faixa útil da sonda, folgas e sustentação mecânica.
P3. Com que frequência se deve verificar a coluna húmida DP?
Segundo um calendário ligado à estabilidade do fluido da coluna, e após qualquer perturbação que possa tê-lo feito ferver ou diluído. Uma coluna que secou por vaporização súbita produzirá inevitavelmente uma leitura errada com um valor plausível.
