Medição de Nível Por Ultrassom – Como é afetada pela temperatura?

Atualizado em 17/03/2021

A demanda sobre o controle de processos cresce a cada dia, e manter um controle adequado é de suma importância para toda a empresa, desde o trabalhador em campo até os altos executivos.

E é nesse ponto que entra a medição de nível, já que seu principal objetivo é manter o controle do processo produtivo. Se a medição é eficiente, há um maior rendimento da produção, pois os processos serão feitos sem interrupções.

Por isso, a medição de nível é um elemento fundamental dentro de um sistema de calibração de tanques/silos/caixas. Afinal, as medições de nível mais precisas aumentam significativamente a eficiência da planta.

Se esse é um assunto que te interessa, recomendo conferir nossos posts anteriores, pois temos bastante conteúdo sobre medição de nível. Entretanto, nesse post em específico vamos focar mais profundamente na medição de nível por ultrassom e por que a temperatura afeta o processo.

Vamos começar? Boa leitura!

O que é o ultrassom?

Para começar a entender sobre medição de nível por ultrassom é importante estar a par do que de fato é um ultrassom.

O ultrassom é uma onda sonora (mecânica), cuja frequência de oscilação passa de 20 kHz. É uma frequência sonora maior do que aquela sensível pelo ouvido humano.

Ela é gerada quando ocorre uma força externa que excita as moléculas de um meio elástico. Essa excitação é transferida de molécula a molécula com uma velocidade que depende da elasticidade e inércia das mesmas.

A propagação do ultrassom depende do meio, se este se apresenta de forma sólida, líquida ou gasosa, pois sua componente longitudinal de onda propaga-se à velocidade característica do material, isto é, é uma função exclusivamente do tipo de meio.

Na água, por exemplo, a 10ºC, a velocidade de propagação do som é de 1440 m/s, enquanto isso, no ar, a 20ºC, a velocidade de propagação é de 343 m/s.

A velocidade do som é a base para a medição. Isso se dá através da técnica de ECO, usada nos transmissores de nível ultrassônicos, que utiliza a função da temperatura e da pressão como base, sendo os efeitos originados pela segunda considerados desprezíveis. 

Entendendo a Medição de Nível por Ultrassom mais a fundo

As ondas de ultrassom são geradas pela excitação elétrica de materiais piezelétricos.

A característica marcante desses materiais é a produção de um deslocamento quando aplicamos uma tensão. Assim sendo, eles podem ser usados como geradores de ultrassom, compondo, portanto, os transmissores de nível ultrassônico.

Inversamente, quando se aplica uma força em um material piezelétrico, resulta o aparecimento de uma tensão no seu terminal elétrico. Nessa modalidade, o material piezoelétrico é usado como receptor de ultrassom.

Pela sua estabilidade, o quartzo cultivado é um dos materiais mais recomendados para fabricação do sensor transdutor.

A excitação desses transdutores pode ser realizada de três maneiras:

  • Pulso: a excitação de pulso consiste em excitar o transdutor com pulsos que podem atingir uma tensão acima de 500V e com a duração de alguns nanosegundos. A frequência de repetição dos pulsos é da ordem de 300 a 1000 kHz.
  • Onda Contínua: como o nome indica, na excitação por onda contínua o transdutor é excitado por uma onda senoidal (às vezes, onda quadrada) ininterruptamente.
  • Trens de onda: pode ser produzido por um gerador de ondas senoidais que é ligado por um tempo e, em seguida, desligado, repetindo-se o processo periodicamente.

Conheça as vantagens e desvantagens do Sensor de Nível por Ultrassom

Assim como os demais tipos de tecnologia de medição de nível, o Sensor de Nível por Ultrassom também apresenta vantagens e desvantagens. Confira quais são eles a seguir:

Vantagens

  • Não tem contato com o produto
  • Sem componentes móveis
  • Precisão típica de 0,25% do fundo de escala
  • A medição não é afetada por mudanças na composição, densidade e pressão

Desvantagens

  • Sensibilidade à espuma, bolhas e turbulências
  • Não é recomendado para altas pressões e temperaturas

Qual o problema da Medição de Nível por Ultrassom com a temperatura? 

Os sensores de nível por ultrassom toleram, normalmente, temperaturas de até 50 °C, aproximadamente. Em temperaturas muito elevadas, eles acabam sofrendo danos permanentes devido ao deslocamento interno causado pela expansão térmica. 

E, como não existe uma tecnologia universal para a medição de nível, cada processo tem as suas necessidades específicas. Por isso, é importante fazer uma avaliação para saber como evitar problemas, desperdícios e gastos desnecessários na empresa em que você trabalha.

Antes de decidir qual instrumento de medição de nível será escolhido é preciso encontrar um equilíbrio entre o custo do produto, os gastos com manutenção e o possível estresse ao meio ambiente caso haja um transbordamento.

Conclusão

A partir dessa leitura sobre Medição de Nível por Ultrassom, esperamos que a partir de agora, você tenha total segurança das tecnologias mais adequadas aos seus processos. Afinal, além de você já saber qual é a importância da medição de nível em uma operação, você tem ciência de quais são os desafios e problemas diários que possui com a sua instrumentação e já sabe como resolver.

A otimização de custos em função da produtividade está fazendo todas as indústrias de pequeno, médio e grande porte aderirem aos instrumentos que utilizam tecnologias de automação e instrumentação industrial.

Chegou o momento de dar um upgrade na operação em que você trabalha. Converse com o seu superior e ajude ele a dar um basta nas cobranças em relação à produtividade da sua planta.O próximo passo é buscar um fabricante que realmente esteja comprometido em ajudar vocês a enfrentarem o seu problema de medição de nível mais específico.

E, se quiser saber mais sobre a medição de nível em pó nas indústrias, você pode baixar o nosso eBook gratuito clicando aqui!

FONTES

  • Mais de 35 anos de experiência em automação e controle de processos.
  • Mais de 13 mil horas de engenharia de aplicação on-site
  • Mais de 5000 soluções de instrumentação desenvolvidas