A medição de nível contínua é essencial para o controle de estoque, confiabilidade do processo e segurança da operação em tanques e silos industriais, em que uma ampla variedade de líquidos e sólidos é armazenada e processada.
O princípio de medição por tempo de voo, também conhecido como Time-of-Flight ou ToF, oferece uma solução confiável para o monitoramento contínuo do nível. Ele opera emitindo pulsos ultrassônicos ou de radar que são refletidos na superfície do meio e recebidos novamente pelo sensor. O período de tempo entre o envio e o recebimento é usado para calcular a distância até a superfície. Se a geometria do tanque for conhecida, o nível pode ser determinado com alta precisão.
Ondas ultrassônicas são geradas mecanicamente através de elementos piezoelétricos e refletidas devido a diferenças de densidade entre ar e o meio. Ondas de radar, por outro lado, são eletromagnéticas e refletidas com base em mudanças na constante dielétrica relativa do meio (valor DC). Dependendo da aplicação, os sinais de radar podem ser transmitidos livremente para o tanque ou guiados ao longo de uma sonda.
Assista ao vídeo para saber como funciona o princípio de medição por tempo de voo.
Visão geral das vantagens do Micropilot e Levelflex
- Medição de nível contínua para líquidos e sólidos
- Desempenho confiável independentemente da presença de espuma ou turbulências
- A medição sem contato minimiza o desgaste e manutenção
- Adequado para ambientes exigentes com alta pressão, temperatura ou vapor
- Opções de instalação flexíveis com radar de onda livre ou de onda guiada
Os meios mais variados são introduzidos e drenados de tanques de armazenamento todos os dias. Alguns exemplos são água potável, sucos de frutas, óleos e combustíveis, ácidos, salmouras ou também sólidos como cascalho, pellets de plástico ou substâncias em pó. Como esses meios podem ter propriedades completamente diferentes, existem diferentes princípios de medição para detectá-los. Por exemplo, a medição contínua de nível de líquidos ou sólidos de acordo com o método por tempo de voo.
Por volta de 1910, Alexander Behm descobriu como localizar objetos por meio de ondas sonoras refletidas. Essa técnica de detecção por eco é o princípio da medição ultrassônica. Já em 1886, enquanto trabalhava nas evidências experimentais das ondas eletromagnéticas, Heinrich Rudolf Hertz descobriu que as ondas de rádio eram refletidas por objetos metálicos. Isso forneceu a base para a medição de acordo com o princípio de micro-ondas ou radar. Vamos analisar mais de perto como esse método de medição funciona.
Os instrumentos de tempo de voo (ToF) detectam continuamente o nível em tanques e silos. Pulsos ultrassônicos ou de radar são emitidos, refletidos na superfície do meio e recebidos novamente pelo sensor. A distância entre o instrumento e a superfície do produto pode ser calculada através da medição do tempo de voo. As ondas ultrassônicas são ondas mecânicas. Pulsos ultrassônicos são gerados piezoeletricamente e refletidos na superfície do meio pela mudança de densidade entre ar e o meio.
O período entre o envio e o recebimento do pulso medido e analisado pelo instrumento é uma medida direta da distância entre a membrana do sensor e a superfície do meio. Micro-ondas ou ondas de radar, entretanto, são ondas eletromagnéticas. Pulsos de radar são gerados eletromagneticamente e refletidos na superfície do meio pela mudança da constante dielétrica. Os pulsos de radar de alta frequência podem ser guiados ao longo de uma haste até o meio ou podem ser emitidos livremente em um tanque.
A medição por tempo de voo, demonstrada aqui pelo exemplo de pulsos de radar emitidos livremente, funciona tanto em líquidos quanto em sólidos. Os pulsos emitidos são refletidos pela superfície do meio e detectados pelo instrumento. O tempo de voo do pulso determina a distância entre o transmissor e a superfície usando a velocidade de propagação conhecida. No caso de pulsos de radar, se trata da velocidade da luz.
Levando em consideração a altura do tanque, o nível pode ser facilmente calculado. Os instrumentos Time-of-Flight da Endress+Hauser medem o nível mesmo em aplicações com altas pressões e temperaturas, em diferentes vapores ou em meios agressivos, com superfícies líquidas turbulentas ou com espuma na superfície do líquido. Temos a solução certa para qualquer aplicação. Endress+Hauser.
