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Sensor, medidor, chave e transmissor de nível

Um dos sistemas que melhor possibilita ilustrar as diferentes etapas da gestão técnica de nível é o veicular, por exemplo, um automóvel. Quando um motorista se acomoda ao volante, uma das suas primeiras reações, tão logo liga a ignição, é examinar o nível de combustível. As diferenças em relação a sistemas industriais são a precisão, a linearidade e a repetitividade, que nos processos fabris ou de transformação podem necessitar dosagem ou reposição constantes. No caso do veículo, possibilita ao motorista estimar, se pode deixar para abastecer após seu próximo trajeto, ou se deve parar num posto de combustível tão logo encontre um. Mas o conceito é notavelmente semelhante.

Sensoriamento

Num veículo, a identificação do nível de combustível é feita geralmente por uma boia, que se compõe de uma cápsula estanque, geralmente de plástico resistente à corrosão pelo combustível. A cápsula gera um empuxo, de modo a permanecer à tona; preso à cápsula, um braço de alavanca giratória movimenta um cursor de reostato. Eletricamente alimentado, o reostato gera informação de corrente, diferente a cada nível do combustível. A grosso modo, está descrito o sensor de nível de combustível veicular, também denominado por alguns fabricantes de transdutor. Foram suprimidos neste bloco alguns detalhes funcionais, dispensáveis para esta descrição, e que podem ser pesquisados em literatura especializada.

Existem outros processos de sensoriamento para uso industrial, que podem usar diversos modos de conversão, da variável nível, em variável elétrica que um sistema gestor possa aproveitar. Isso inclui, por exemplo, a medição da pressão da coluna de líquido no fundo do reservatório: quanto maior a pressão, maior é a profundidade, mais alto é o nível de líquido apoiado no fundo do reservatório. Outro processo aproveita eco de ultrassom: um transmissor, localizado acima do reservatório, gera um sinal de ultrassom; concluída a transmissão, o equipamento passa a contar o tempo de retorno e término do eco: quanto maior o período, menor é o nível no tanque; a distância é a metade do período medido, multiplicado pela velocidade da propagação do som na atmosfera; esta distância, descontada da cota do medidor em relação ao fundo do reservatório, resulta o nível do fluido ou do granel, e deve ser atualizada periodicamente. De fato, não é preciso fazer cálculos: um circuito eletrônico já entrega a grandeza, convertida no nível efetivo.

Ver também no catálogo da Dwyler, onde estão descritos medidores para líquidos e/ou sólidos, usando princípios baseados em condutividade, em variação de frequência, etc., possibilitando-se identificar o sensor ideal para cada aplicação.

Medidores

É chamado de medidor o par alimentado, formado por sensor e indicador.

Voltando ao exemplo do veículo, a informação de nível, que foi gerada dentro do tanque de combustível, agora pode ser transferida para o painel do motorista, que, afastado do reservatório, pode avaliar sua autonomia de percurso em tempo real. Essa é a função da maioria dos indicadores: informar aos operadores a situação do processo, que no caso do motorista nada mais é que sua autonomia de trajeto por ruas e estradas. Está completa a descrição do medidor de nível de combustível veicular.

Chaves de nível

É frequente que um nível, utilizado por exemplo em processo de fabricação ou transformação, deva apenas se situar acima de um valor mínimo e abaixo de um valor máximo: desta forma, o comando do reabastecimento do reservatório pode ser controlado usando apenas duas chaves de nível. No exemplo descrito como boia veicular, é como se o reostato tivesse sido substituído por duas chaves elétricas rotativas, presas à alavanca solidária à cápsula.

Mas o exemplo do veículo não para aí. Mesmo dispondo do medidor para uso dos motoristas, os veículos modernos incluem obrigatoriamente lâmpada sinalizadora, que alerta aos motoristas que o tanque de combustível se encontra demasiado vazio, e que se tornou imperioso parar para abastecer: esta funcionalidade é executada por uma chave de nível. Nas aplicações industriais, este recurso pode ser usado para acionamento de avisos ou alarmes, ou executar o controle de nível. É comum que chaves de nível comerciais tenham o mesmo aspecto dos sensores de nível, aproveitando o sinal medido para decisão digital e nada impede que medidores também exerçam a funcionalidade de chaves de nível, desde que disponham de circuitos (ou inteligência) para criticar níveis máximos e/ou mínimos, e saídas digitais, sejam de estado sólido, sejam via contatos de relés.

Transmissores

O conceito de transmissão consiste de repassar a informação, convertida pelo sensor em sinal elétrico analógico ou digital, enviando-o para outros equipamentos, que podem ativar ações de controle, preventivas, corretivas ou emergenciais.

Suponha-se agora que o veículo descrito anteriormente dispusesse de um sistema de comunicação via rádio, com uma central de rastreamento veicular: caso o transceptor de rastreamento tenha como enviar os valores do sensor e/ou da chave de nível, a informação pode acionar um aviso na central de rastreamento, que poderia então adotar medidas para alertar o motorista e evitar que este acabe parando por “pane seca”. Embora viável, este exemplo, como descrito, é pouco usual.

Controle

Quando o assunto é controle de processos industriais, no qual, por exemplo, um nível deva ser mantido próximo de um valor predeterminado com tolerância muito baixa, o sinal do sensor deve seguir para um transmissor, que pode dispor de uma saída analógica de corrente, variando por exemplo entre 4 e 20 mA, onde 4 mA corresponde ao reservatório vazio (0%), e 20 mA corresponde ao reservatório cheio (100%). Por se tratar de sinal de corrente, é possível enviá-lo através de cabos, com extensão de dezenas ou centenas de metros, até salas de controle: nestas, controladores analógicos ou digitais enviarão sinais para válvulas de líquido contínuas, que compensarão as diferenças do nível controlado, intensamente em caso de diferenças grandes, depois reduzindo a vazão da correção, à medida que o nível se aproxime do valor predeterminado.

Outras alternativas de transmissão podem ser criadas, com o uso de sinais mistos (analógicos e digitais sobrepostos), como no padrão Hart; com barramentos digitais, como o RS-485; e via transceptores projetados para longas distâncias (vários quilômetros), os modems.

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