Medir uma interface de nível é um requisito muito comum em muitas indústrias, por exemplo, na indústria de Óleo e Gás, a interface de óleo / água no separador principal precisa ser controlada. Existem muitas técnicas empregadas para medir a interface de nível e, dependendo dos fluidos sendo medidos, algumas funcionam melhor que outras.
Este guia explora os prós e contras de alguns dos mais comuns.
O que é uma interface de nível?
Muitas das vezes existe a necessidade de armazenar em um vaso ou tanque um fluido que seja um uma mistura de dois fluidos que possuam densidade não familiar, ou gravidade específica, de dois líquidos contidos no mesmo recipiente ou tanque, significa que o líquido de maior densidade afundará no fundo, permitindo que o líquido de menor densidade flutue acima . O local em que esses dois líquidos se encontram é chamado de Interface.
Às vezes, os líquidos se separam rapidamente e a interface é distinta, enquanto outras vezes uma camada de emulsão se forma. Nos EUA e no Canadá, uma camada de emulsão é frequentemente referida como camada de pano.
O que é uma emulsão?
A emulsão é uma mistura de dois ou mais líquidos que não de misturam (ex.) óleo e água. Continuando com este exemplo, podemos ter uma emulsão de óleo em água, onde o óleo é a fase dispersa e a água é o meio de dispersão, ou podemos ter uma emulsão de água em óleo em que a água é a fase dispersa e o óleo é o meio de dispersão. Também é possível ter várias emulsões, por exemplo uma emulsão água em óleo em água.
Por que é importante estar ciente das camadas de emulsão?
Uma camada de emulsão pode levar a imprecisões na medição da interface de nível. A densidade de uma camada de emulsão variará dependendo de quanto da fase dispersa , e essa variação na densidade pode levar o sensor de medição a pensar que está medindo a camada de líquido superior ou inferior quando está realmente medir a camada de emulsão. Por exemplo, com uma interface de óleo e água, se houver uma alta porcentagem de água na emulsão (aproximadamente 80% ou mais), muitos dispositivos de medição considerarão a camada de emulsão completa como água.
Guia para a escolha de sensores de medição de nível para tarefas de interface
Não há um único sensor que seja adequado para todas as tarefas de interface de nível, para a medição de interface mais limpas muitos dos instrumentos atendem. no entanto quando da existência de emulsão a única que realmente aprovada é a medição nuclear. Portanto, cada aplicação deve ser considerada por seu próprio mérito em relação às propriedades físicas dos líquidos encontrados, como essas propriedades podem mudar com as mudanças na pressão e temperatura do processo, número e tamanho dos bicos disponíveis para uso no vaso ou tanque, custo de instalação e manutenção do transmissor e familiaridade dos operadores da planta com a tecnologia escolhida.
De um modo geral, desde que haja uma boa diferença em uma propriedade física entre os dois líquidos, poderemos escolher um sensor, por exemplo uma diferença de densidades (0,8: 1,1 seria considerada uma proporção típica), condutividade elétrica (1: 1000 é comum), condutividade térmica, opacidade ou transmitância sônica.
A tabela a seguir fornece um bom ponto de partida para o tipo de sensor que pode ser adequado para algumas aplicações comuns e deve ser usado em conjunto com as notas e discussões abaixo:
Os transmissores de pressão diferencial
Podem detectar continuamente a interface entre dois líquidos, mas se a diferença de densidade for pequena, uma célula DP detectará apenas um pequeno diferencial de pressão potencialmente levando a erros de precisão. Alterações na densidade do líquido (talvez devido a variações de temperatura) geralmente produzem 5 a 10 vezes o erro na calibração de interface do que na calibração de líquido único.
Uma grande limitação é que o alcance do movimento da interface deve causar uma alteração tão grande quanto o alcance mínimo do DP. Os transmissores DP não serão capazes de medir com precisão a espessura de uma camada de emulsão devido à sua variação na densidade, embora possam ser feitas aproximações usando a densidade média entre o fluido de densidade superior e inferior para representar a densidade da emulsão.
Os instrumentos do tipo flutuador e deslocador (principio de empuxo)
Podem ser usados em serviços de fluidos limpos. Para unidades do tipo float, o truque é selecionar uma densidade de float mais pesada que a camada leve, mas mais leve que a camada pesada.
Com sensores do tipo deslocador, é necessário manter a câmara do deslocador inundada com a conexão superior da câmara na fase líquida leve e a conexão inferior na fase líquida pesada. Ao fazer isso, o deslocador se torna um sensor de densidade diferencial e, portanto, quanto menor a diferença entre as densidades dos fluidos, e quanto menor a faixa de interface, menor o diferencial de força produzido. Para produzir mais força, é necessário aumentar o diâmetro do corpo imerso.
A densidade do corpo imerso deve ser mais leve que a densidade da fase pesada. Os instrumentos de bóia e deslocador sofrem os mesmos problemas que os transmissores DP quando há emulsões.
Os transmissores de radar de onda guiada (GWR)
Têm uma haste ou cabo que se estende para dentro da embarcação ou tanque para guiar o sinal do radar. Parte da energia do radar é refletida na superfície do líquido superior e viaja de volta para o transmissor.
O tempo que o sinal leva para descer e voltar é proporcional à distância do líquido. A energia restante do radar viaja através da mídia superior e é refletida na interface em que há uma alteração no dielétrico. Portanto, os transmissores GWR podem fornecer uma saída para o nível superior geral e o nível da interface.
As medições de GWR não são afetadas pela densidade e podem detectar a interface entre dois líquidos, desde que a constante dielétrica (dk) entre os dois meios seja maior que 10 dk e qualquer camada de emulsão ou pano tenha menos de duas polegadas de espessura.
O GWR não é adequado para camadas de pano espessas. A mídia superior precisa ter um dielétrico menor que 10 dk, ou o sinal do radar não é suficiente para penetrar nela para ler a interface.
No caso não usual de ter que medir a interface entre dois líquidos isolantes, a GWR pode ser uma boa escolha. Consulte nossa página em Princípios operacionais do radar de onda guiada para obter mais informações sobre este tipo de instrumento.
Os transmissores de capacitância
Têm uma haste ou cabo revestido, geralmente chamado sonda, que se estende até o fundo do tanque e mede a capacitância do líquido que está em contato com a sonda. A haste ou cabo de um transmissor de capacitância age como uma placa de um capacitor, e a parede metálica do tanque atua como a outra placa. Qualquer líquido entre as duas placas altera a leitura da sonda.
Para um transmissor de capacitância medir a interface de líquido, um dos líquidos deve ser condutor e o outro não condutor - dependendo dos seus líquidos, isso pode proibir o uso de um transmissor de capacitância. A influência do material condutor no sensor é o que impulsiona a leitura, pois o material não condutor terá um efeito muito pequeno na saída. Uma vantagem do uso da capacitância em aplicativos de interface é que ele não é afetado por emulsões ou camadas de pano.
Um transmissor de capacitância pode ter imprecisões se houver uma alteração na condutividade dos líquidos. Observe que, diferentemente do GWR, a capacitância fornecerá apenas uma saída que será a interface (ou a espessura da mídia condutora de acordo com a configuração da unidade).
Comentários