O que levar em consideração na hora de escolher a Chave de Nível ideal para o seu processo?

Se você detectou a necessidade da aplicação de Chaves de Nível em seus processos industriais, mas ainda não sabe como realizar a melhor escolha, não se preocupe. 

Preparamos este material com as principais Chaves de Nível, além das suas vantagens e desvantagens, de acordo com os desafios presentes.

Boa leitura!

Como funcionam as Chaves de Nível?

As Chaves de Nível são compostas basicamente de duas partes: um detector de nível e um circuito de saída. O detector informa ao circuito de saída a presença ou ausência do nível em determinada posição. Já o circuito de saída se encarrega de alterar o estado de saída da chave em função da informação transmitida pelo detector.

A detecção de nível é importante para que desperdícios e acidentes, como um transbordamento em silos, sejam evitados. Além disso, são evitados também danos ao trabalhador, meio ambiente e ao patrimônio da empresa.

Quais são as principais Chaves de Nível existentes para o controle de processos?

Não existe Chave de Nível universal e que possa ser usada em todos os processos. Para isso, é importante analisar as suas necessidades e encontrar, junto a um fabricante de confiança, a melhor solução.

Confira, a seguir, alguns dos principais modelos de Chaves de Nível e as suas melhores aplicações!

Chaves de Nível tipo “bóia”

Essa solução é bem simples e ainda é amplamente usada no mercado, devido a sua simplicidade e baixo custo de aplicação. Ela pode ser instalada tanto na horizontal quanto na vertical. A forma mais utilizada é na parte lateral do tanque, horizontalmente.

O processo de medição dela é bem simples. Quando o nível aumenta ou diminui, a bóia se movimenta junto e, através de uma haste, é feito magneticamente o acionamento do contato e a detecção do nível.

Chaves de Nível capacitivas

Como o nome sugere, a Chave de Nível capacitiva funciona como um capacitor. O sensor é uma das placas do capacitor e a parede metálica do tanque é a segunda. O que está entre eles é o material isolante.

A capacitância é a capacidade de armazenamento do capacitor. Isto depende das áreas da placa e de sua distância, além da constante dielétrica. Quando o tanque está com o nível zerado, existe apenas o ar como material isolante entre as placas. À medida que o produto começa a preencher o tanque, a capacitância é alterada. Ela é diretamente proporcional ao nível do tanque.

Chaves de Nível vibratórias

As Chaves de Nível com haste vibratória atuam utilizando o amortecimento da vibração de uma haste só, ou de duas hastes, em forma de diapasão como meio de medir o nível. 

O amortecimento mecânico acontece pela absorção de energia de vibração pela viscosidade de um líquido, ou pela resistência de sólidos granulares, ou em pó que entra em contato com uma ou mais hastes.

As Chaves de Nível por vibração consistem em um garfo simétrico, com duas extremidades. Na base do garfo, há uma fina membrana com conexão a uma extensão em aço inoxidável que entra em contato com o processo. O garfo de vibração é excitado por uma frequência de ressonância por meio da membrana através de um cristal piezoelétrico.

O garfo de vibração é projetado para, quando for imerso em um material, haver um deslocamento na sua frequência de ressonância de aproximadamente 10% a 20%. A frequência de ressonância é coletada por um receptor de cristal, e o seu deslocamento por um circuito específico tem por função comutar do tipo NA ou NF.

De acordo com a configuração em que é executada, as Chaves de Nível vibratórias poderão ser instaladas lateralmente ou no topo do reservatório. Só é preciso ter cuidado com os cantos onde possam haver acúmulo de material e com as áreas em que ocorre a queda de material para a alimentação do reservatório.

Chaves de Nível Condutivas

O funcionamento desse tipo de chave não possui restrição quanto a alta temperatura ou alta pressão. Assim, ela é indicada para vários tipos de medições de nível de líquidos, como água ou outros que não sejam condutivos.

Seu princípio de funcionamento é simplificado. Ele se dá pela diferença de potencial (DDP) entre um eletrodo e outro, no momento em que o eletrodo entrar em contato com o fluido.

Borbulhador

A medição com borbulhador serve para detectar o nível de qualquer tipo de líquido, seja ele viscoso, corrosivo, etc. Neste método, é necessário um suprimento de ar ou gás e uma pressão um pouco superior à máxima pressão hidrostática exercida pelo líquido. O valor é ajustado, normalmente, para algo em torno de 10% a mais do que a pressão hidrostática.

O sistema do borbulhador engloba uma válvula agulha, um recipiente com líquido e um indicador de pressão. Vale salientar que o recipiente com líquido não deve permitir que o ar ou o gás passem.

Chaves de Nível com RF-Admitância

As Chaves de Nível com a tecnologia RF-Admitância são a solução mais eficiente para enfrentar os principais desafios da Medição de Nível, como incrustação, espuma, pó em suspensão e interfaces complexas. É a maneira mais eficiente de evitar gargalos de produção com alarmes falsos, transbordamentos e/ou medição errônea.

Este tipo de Chaves de Nível utiliza um sinal de radiofrequência (RF) para, diante de um dos desafios, indicar a real presença ou ausência de produto, nível e/ou volume que está em contato com o elemento sensor da Chave.

3 características para levar em consideração no momento da escolha da Chave de Nível!

Indicação e Controle

Os indicadores de Medição de Nível permitem a verificação localmente. Eles exigem que o operador interprete a medição para só a partir daí tomar as medidas adequadas. Indicadores também são usados frequentemente para ajudar na calibração dos sistemas de controle.

Os sistemas de controle automáticos, ou sistemas em malha fechada, são capazes de controlar o nível em um recipiente eletronicamente. Um dispositivo de Medição de Nível, combinado a um transmissor, gera um sinal eletrônico, que é proporcional ao nível no recipiente.

O sinal é recebido por um controlador, que opera outros dispositivos (válvulas, bombas, etc.) e, por sua vez, controla a quantidade de produto que entra e sai de um recipiente. Os recipientes controlados automaticamente também podem incluir indicadores de medição de nível.

Medição Pontual e Contínua

As Chaves de Nível (medição pontual) são frequentemente usadas em conjunto com Transmissores de Nível (medição contínua) em medições de nível para um ponto único, seja este intermediário, alto, baixo, e/ou como alarme.

No entanto, as Chaves de Nível também podem ser utilizadas sozinhas para indicar simplesmente se o local em que ela está se encontra cheio ou não. Limitações de tamanho e espaço, bem como a aplicação, determinarão as características do sistema ideal.

Medição com Contato e Sem Contato

Em uma medição com contato, é fundamental que parte do sistema de medição tenha uma relação direta com o conteúdo do recipiente. A RF-Admitância e os Radares de Onda Guiada são os dois melhores exemplos de tecnologia aplicada à Medição de Nível.

Já se tratando de medição sem contato, nenhuma parte do sistema de medição toca diretamente o conteúdo do tanque. Métodos sem contato são preferidos quando o meio a ser controlado é especialmente abrasivo ou corrosivo.

Porém, em alguns dos casos, verifica-se uma perda de precisão na medição, devido à poeira ou pó em suspensão, ecos falsos na leitura e dificuldade de calibração em softwares complexos e específicos de cada fabricante.

Os principais aspectos a serem considerados na escolha do medidor de nível, são:

  • densidade e viscosidade do produto;
  • composição química do produto a ser medido;
  • agitação no processo;
  • vapores e poeiras;
  • acúmulo de material.

Dentre todas essas categorias, algumas especificidades encontradas, tanto em processos pontuais como contínuos, necessitam de total atenção na hora de escolher a tecnologia que melhor se adapte ao desafio da medição.

Vale muito a pena estar atento aos seguintes desafios:

  • incrustação;
  • espuma;
  • pó em suspensão;
  • abrasão;
  • choque mecânico;
  • arraste;
  • vácuo;
  • pressão;
  • variações de composição.
Principais desafios enfrentados pelas chaves de nível

Uma boa forma de avaliar qual tipo de medidor é o mais indicado, consiste em verificar se a aplicação ocorrerá em nível pontual ou contínuo.

Quais são os prós e contras de cada Chave de Nível?

Agora vamos mostrar as vantagens e desvantagens de cada Chave de Nível, para que você possa identificar a melhor para o seu processo. Quem sabe você tira a sua dúvida de vez?!

CHAVE DE NÍVEL COM TECNOLOGIA RF-ADMITÂNCIA

Vantagens

  • precisão confiável;
  • não possui componentes móveis;
  • insensível a borbulhamento, turbulência, espuma na superfície ou partículas em suspensão;
  • imune à incrustação;
  • pode ser instalada em várias posições;
  • pode ser usada em produtos com alta viscosidade.

Desvantagens

  • contato com o produto;
  • sensível a elevados graus de pressão, temperatura, ou agressividade do produto.

CHAVE DE NÍVEL CAPACITIVA

Vantagens

  • instalação simples;
  • baixo custo de aplicação;
  • vários tipos de aplicação.

Desvantagens

  • contato com o produto;
  • sensibilidade a variações na constante dielétrica e condutividade;
  • não é imune a incrustações.

CHAVE DE NÍVEL VIBRATÓRIA

Vantagens

  • não possui componentes móveis;
  • insensível a borbulhamento, turbulência ou partículas em suspensão;
  • pode ser instalada em várias posições;
  • não requer calibração;
  • pode ser usada em produtos com alta viscosidade.

Desvantagens

  • contato com o produto;
  • falsa medição devido à incrustação.

CHAVE DE NÍVEL CONDUTIVA

Vantagens

  • baixo custo;
  • sem componentes móveis.
  • empregada em mais de um ponto de operação.

Desvantagens

  • contato com o produto.
  • contaminação dos eletrodos com produto, impedindo a continuidade do circuito.

FLUTUADOR

Vantagens

  • simplicidade;
  • confiabilidade.

Desvantagens

  • instrumento mecânico passível de manutenção;
  • contato com o produto.

BORBULHADOR

Vantagens

  • instalação e calibragem simples;
  • somente os tubos ficam em contato com a água;
  • não é afetado por espuma na superfície;
  • resistente à obstrução por água suja.

Desvantagens

  • requer o fornecimento constante de ar e seu devido sistema de tratamento;
  • especificidade da instalação: o ar utilizado deve ser o ar de instrumentos, seco e isento de óleo, ou qualquer gás inerte;
  • especificidade do produto: o líquido não deve conter pó em suspensão, e deve ser mantida constância de sua densidade.

Esperamos ter ajudado você a escolher a melhor Chave e Nível para o seu processo!

Para saber mais sobre as diversas tecnologias existentes para medir o nível, você pode baixar o nosso ebook gratuito aqui.

Frisamos que é essencial buscar um fabricante que realmente esteja comprometido em ajudar vocês a enfrentarem o problema de medição de nível mais específico e possa fornecer soluções personalizadas para as suas necessidades.

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