Medição Precisa do Nível de Material Sólido - Métodos Comuns e Dificuldades

Um sólido granular é uma coleção de partículas, como neve, areia, arroz ou carvão. Embora a forma dos sólidos granulares seja fácil de explicar, seu comportamento é complexo e diferente dos líquidos e gases. Medir com precisão a quantidade de sólidos em tanques ou silos é crucial para a gestão de produtos e o controle e transferência no gerenciamento de armazéns.
Tipo de sensor
Assim como no caso da medição do nível de líquidos, os equipamentos de medição do nível de materiais sólidos também são divididos em duas categorias: não contatos e contatos. Nesses grupos, os equipamentos podem ser subdivididos em monitoramento de nível pontual e nível contínuo. Este artigo introduz os princípios por trás desses dispositivos e algumas aplicações.
A medição de nível sólido não é tão limpa e precisa quanto a medição de nível líquido. As características de peso dos líquidos podem ser convertidas em peso de nível líquido usando um dispositivo de pressão estática; Os sólidos podem sofrer mudanças significativas dentro do mesmo lote. Os líquidos também possuem propriedades de auto-nivelamento e podem fornecer uma superfície uniforme para os dispositivos de medição sem mistura ou outra interferência. Este é um dos desafios enfrentados pela medição de nível de materiais sólidos.

Os sólidos geralmente só podem oferecer superfícies irregulares aos dispositivos de medição e são carregados ou assentados de forma irregular nos recipientes em que são armazenados. Encontrar uma superfície horizontal para refletir sinais representa um certo desafio para materiais sólidos.
Equipamento não de contato usado para medição no estado sólido, semelhante ao equipamento não de contato usado para medição de nível de líquidos, é o equipamento mais comum, incluindo ultrassom, radar e laser. Os dispositivos de ultrassom têm a vantagem de baixo custo, e temos uma compreensão muito clara de seus padrões de comportamento. Infelizmente, às vezes pode levar ao mau uso, resultando em resultados inconsistentes. O mesmo vale para o equipamento de radar.
Os sólidos geralmente são difíceis de assentar em uma superfície uniforme e horizontal. Um cenário mais comum é que os sólidos são transportados para um tanque de água ou silo através de uma esteira, que despeja os sólidos em uma posição, formando um cone determinado pelo o "ângulo de repouso" do sólido. Quando o ângulo é excedido, ocorre um assentamento em massa ou descolamento. Se o dispositivo não-contato estiver monitorando o topo do cone, esse descolamento causará uma mudança súbita no nível do material. Normalmente, quando o equipamento está posicionado próximo à área de entrega, é difícil medir o nível real do material, e qualquer descolamento causará outra mudança súbita no nível do material.
Os Desafios da Medição de Estado Sólido
O problema é a reflexão de superfícies inclinadas. Dispositivos ultrassônicos, radar de onda guiada (GWR) e lasers dependem da reflexão de sinais na superfície do material testado. A superfície líquida é uniforme e fornece uma boa superfície reflexiva para a reflexão do sinal. A consistência, o tamanho das partículas e, claro, o ângulo de repouso dos sólidos variam. O ângulo de repouso é o ângulo em que um sólido se assenta naturalmente quando transportado a uma taxa de fluxo uniforme e consistente. Cada sólido tem um ângulo de repouso único. Isso pode ser usado na aplicação de medição de pontos de material.
Um sensor de dispositivo de medição sem contato pode ser instalado em um ângulo de repouso para determinar quando o cone sólido atinge o ponto de controle, como um alarme de nível alto. A medição contínua de nível não é fácil. A falta de uma superfície uniforme impedirá que a reflexão coerente retorne ao transmissor, e o tamanho variável das partículas produzirá efeitos de espalhamento, ambos os quais podem levar a sinais não confiáveis. O laser é um dispositivo mais confiável para medir pontos de material e é mais preciso na determinação da presença de sólidos nos pontos de controle.

Se for impraticável instalar o laser no recipiente do dispositivo, ele pode ser instalado no ombro do equipamento. Por exemplo, na aplicação de carregamento de lodo em caminhões, é impraticável instalar dispositivos de monitoramento de nível líquido nos caminhões devido ao equipamento de manuseio e transporte de materiais.
Poeira, expansão sólida e cargas desiguais em contêineres podem afetar equipamentos não de contato. Por favor, lembre-se de que a poeira pode pegar fogo. Antes da implementação de procedimentos de segurança, explosões de poeira de carvão e silos de grãos ocorriam frequentemente. Essa característica deve ser considerada ao projetar o sistema. Além de combustível, oxigênio e ignição necessários para a combustão do combustível, a poeira precisa estar dispersa e confinada em recipientes fechados para se tornar inflamável. A dispersão pode interferir no funcionamento do equipamento de medição de nível de material não de contato.
As caixas de equipamentos apropriadas devem ser projetadas no sistema para fornecer proteção adequada. Quando um sólido "aglomera" e se separa do restante do material de enchimento no silo para formar um objeto separado, ocorre uma expansão sólida, como o material sólido acumulado em um lado do silo. Isso pode resultar na impossibilidade de entrar em contato com o nível ou do nível não conseguir entrar em contato com o material. Uma medida corretiva comum é usar vibração ou ar para "fluidizar" o sólido e garantir uma distribuição uniforme. Devido a várias razões, pode ocorrer um carregamento desigual. Em alguns casos, a experiência dos pessoais de design e operação do sistema, combinada com agitação mecânica, pode ajudar a aliviar esse problema.
O dispositivo de medição por contato usado para esta aplicação é único para a medição de estado sólido. Esses dispositivos dependem do contato direto ou do peso com o material. O tamanho, densidade, conteúdo de umidade e peso dos sólidos variam. Essas características podem ser usadas para detectar ou inferir níveis de material. O dispositivo de detecção de nível de material pontual é um sensor do tipo mola vibratória ou garfo harmônico. Outro método de medição comum é usar sistemas de peso e cabo. O dispositivo é mecânico e inclui um sensor de linha deslizante que pode seguir o mecanismo mecânico para mover-se para baixo até o solo. Sensores de deformação são usados para modificar contêineres ou silos existentes para indicar a carga sólida dentro do contêiner.