Diferenças entre sensor de nível de água e medidor de nível

1. Introdução à Medição do Nível da Água

A medição do nível da água por um sensor é essencial para suas diversas aplicações. Seja no monitoramento de enchentes, onde a medição do nível pode ser usada para estimar a gravidade e fornecer alertas precoces de inundações, em estudos de áreas úmidas, onde a profundidade da água é crucial para analisar as características do ecossistema, ou em medições globais do nível do mar para uma boa compreensão das previsões de marés e da higrografia, a medição do nível da água é fundamental em todos os aspectos que envolvem água.

Em muitas instalações industriais, diversos sensores de nível de água são incorporados e comparados com o valor normal para garantir o bom funcionamento. Usinas de dessalinização utilizam sensores de nível de água para manter um fornecimento constante de água potável para a região.

Ao final deste artigo, você terá uma compreensão clara de como funcionam os sensores de nível de água, seus diferentes tipos, aplicações e as principais diferenças entre medidores e sensores de nível de água.

2. Sensor de nível de água

Um sensor de nível de água é um instrumento que mede o nível de líquidos, fluidos e sólidos fluidizados em tanques e sistemas. Os sensores de nível de água podem ser classificados principalmente em duas categorias: de contato e sem contato. Os sensores de contato medem o nível da água através de sondas condutoras em contato com a água. Os sensores de nível de água sem contato incluem sensores ultrassônicos, infravermelhos e de radar, que não requerem contato com a água. Os sensores de nível de água, sejam de contato ou sem contato, são projetados para fornecer medições contínuas dentro de uma faixa especificada.

2.1. Como funcionam os sensores de nível de água?

2.1.1. Transmissores de nível de líquido submersíveis

Este tipo de sensor de nível de água mede a pressão hidrostática através do diafragma da sonda. A sonda é geralmente colocada no fundo do tanque cujo nível se deseja medir. O diafragma é feito de material cerâmico.

2.1.2. Transmissores de nível de radar

Também chamados de sensores ópticos, esse tipo de sensor envolve a transmissão de ondas eletromagnéticas na água e o cálculo do tempo que as ondas levam para atingir a superfície e refletir, informação utilizada para medir a distância e, consequentemente, o nível da água. São mais indicados para ambientes com variações de temperatura e de fase.

2.1.3. Transmissores ultrassônicos de nível de líquido

Sensores de nível ultrassônicos emitem um pulso sonoro ultrassônico e medem o tempo que o som leva para viajar do sensor até a superfície da água e retornar ao receptor. Transmissores de nível ultrassônicos geralmente são mais econômicos do que transmissores de nível por radar. No entanto, eles são adequados apenas para condições limpas e não extremas, pois as ondas ultrassônicas são afetadas pelas propriedades do meio em que se propagam.

2.1.4. Detecção de capacitância

Consiste em dois eletrodos. Um é colocado em uma das laterais do nível da água, e o outro eletrodo é a superfície inferior do tanque, em um tanque metálico, ou qualquer outro eletrodo no fundo de um tanque não metálico. Quanto mais alto o nível da água, maior a capacitância entre os eletrodos. O valor do nível é calibrado com base na diferença entre os valores de capacitância.

2.1.5. Interruptor de nível de líquido

Trata-se de um interruptor que abre ou fecha de acordo com o nível de água definido. Nesse nível, ele aciona o sinal, que exibe um alarme ou aciona algum dispositivo ou sistema, conforme as condições estabelecidas. Os níveis em que o interruptor é fechado e envia sinais são predeterminados pela equipe de instrumentação.

2.2 . Vantagens dos sensores de nível de água

Os sensores de nível de água apresentam diversas vantagens em relação aos medidores de nível, que são descritas a seguir.

• Precisão: Os sensores de nível de líquido fornecem medições precisas dos níveis de água em comparação com medidores manuais ou com a observação a olho nu. Mesmo em muitos sistemas de pequena escala, os sensores de nível estão sendo implementados devido à sua precisão.

• Ampla faixa de tensão de alimentação: Muitos sensores, como os de radar, suportam uma ampla gama de tensões de alimentação (por exemplo, 12 V CC, 24 V CC, 220 V CA), aumentando sua versatilidade. Sensores submersíveis geralmente operam em uma faixa de 10 a 30 V.

• Baixos custos de manutenção e operação: Os sensores de nível de água têm custos de manutenção e operação muito baixos, resultando em uma vida útil mais longa e, consequentemente, em economia de custos. Ao contrário de alguns medidores, não utilizam fluido adicional, o que reduz o desperdício.

• Sensores não condutivos: Esses sensores não são baseados em condutividade. A desvantagem dos métodos baseados em condutividade é que eles exigem um líquido condutor para medir o nível. Além disso, a probabilidade de choque elétrico também aumenta, o que não ocorre com sensores de nível de água.

• Baixo consumo de energia : O consumo de energia dos sensores é significativamente menor do que o de muitos componentes elétricos. Eles têm um consumo mínimo de energia. Por exemplo, o nível máximo de consumo de energia do sensor ultrassônico de nível de água é de cerca de 3V.

• Durabilidade: Os sensores de nível de água são altamente duráveis ​​e raramente necessitam de manutenção ou substituição, aumentando assim sua vida útil e minimizando custos e tempo de manutenção. Duráveis ​​e de fácil manutenção.

2.3 . Aplicações de sensores de nível de água

Um grande número de sensores está sendo usado em todo o mundo, com uma vasta gama de aplicações. Algumas delas são descritas abaixo.

2.3.1. Tanque de armazenamento

Sensores de nível de água indicam a capacidade dos reservatórios, permitindo a detecção imediata de quaisquer alterações no nível e a identificação de vazamentos, o que leva a um estoque de água sustentável.

2.3.2. Monitoramento Ambiental:

A medição dos níveis de água em reservatórios oceânicos e fluviais é crucial tanto para a pesquisa hidrológica quanto para a segurança ambiental. Além disso, as variações nos níveis de água também auxiliam na previsão de inundações ou escassez hídrica, permitindo a prevenção e mitigação de riscos em tempo hábil.

2.3.3. Tratamento de águas residuais e irrigação:

A medição do nível da água em estações de tratamento de esgoto permite que os operadores detectem anormalidades, como vazamentos, obstruções ou consumo excessivo de água, fornecendo uma visão clara da eficácia do processo de tratamento. Em um sistema de irrigação, os sensores de nível de água fornecem uma estimativa da capacidade do sistema para a área, o que é necessário para a irrigação contínua.

3. Medidor de Nível

Um medidor de nível de água é um dispositivo mecânico ou visual que mede o nível da água. Existem três tipos principais de medidores de nível de água: o medidor tubular, o medidor de nível de água de sucção e o visor de nível.

3.1 . Como funcionam os medidores de nível?

• Medidor de nível de água tubular: Um medidor de nível de água tubular é simplesmente um tubo conectado às partes inferior e superior do tanque cujo nível se deseja medir. O tubo possui marcações calibradas em centímetros (cm) ou milímetros (mm).

• Visor de nível: O visor de nível é pequeno e não possui marcações. Normalmente, é utilizado para medir o nível de óleo em mancais de bombas ou motores.

• Medidor de Nível de Água Flutuante: Um medidor de nível de água flutuante é um dispositivo que utiliza uma boia que se move com o nível da água devido à força de empuxo. Esses medidores de nível de água são comumente usados ​​quando o monitoramento contínuo do nível da água ou o acionamento automático não são necessários para o equipamento. Além disso, esses medidores também são usados ​​para a validação de sensores sem contato, caso algum deles apresente mau funcionamento.

3.2 . O que usar: sensor ou medidor?

Os sensores de nível de água são ideais quando:

• Para um monitoramento eficaz, é necessário exibir as informações de forma contínua e em tempo real em uma tela HMI.
• Os sistemas de acionamento automático e alarme requerem configuração.
• Medições altamente precisas e exatas são necessárias para ações automatizadas.

Os medidores de nível de água são adequados para:

• As medições manuais têm aplicação limitada.
• As indústrias de processo utilizam amplamente medidores tubulares como complemento a diversos sensores de nível de água.
• Situações em que simplicidade, baixo custo e ausência de acionamentos automáticos são necessários.

3.3 . Como usar sensores e medidores de nível de água

No sensor de nível de água submersível, as sondas de nível são posicionadas em vários pontos do tanque cujo nível está sendo monitorado, sendo cruciais para uma indicação precisa. Sempre que o nível da água aumenta, a submersão gradual das sondas envia um sinal elétrico ao transmissor, indicando que o nível está subindo. Este sistema também pode ser usado em corpos d'água abertos, como rios e lagos. Sensores de nível de água submersíveis também são utilizados para medir níveis de inundação.

4. Principais diferenças e acessibilidade de dados

A principal característica do sensor de nível de água é sua capacidade de monitoramento em tempo real e análise de dados. Em medidores manuais, o operador precisa sempre organizar planilhas de leitura para manter um registro das medições. Os sensores de nível de água modernos possuem excelentes sistemas de transmissão e análise de dados, que não apenas fornecem atualizações em tempo real sobre o nível da água, mas também oferecem opções de ação automática caso o nível em questão seja crítico. A distância física ou a pressão medida pelo sensor de nível de água é convertida em um sinal eletrônico pelo transdutor, que é então processado pelo Controlador Lógico Programável (CLP).

Além disso, os sensores mantêm um histórico da tendência dos níveis de água durante um período específico. Esses dados de tendência são inestimáveis ​​para a tomada de decisões, permitindo que os usuários analisem padrões de variação de nível. Aqui está uma tabela que diferencia um sensor de nível de água de um medidor de nível:

5. Resumo

Os sensores de nível de água fornecem dados precisos, contínuos e em tempo real para monitoramento e automação em diversas aplicações, desde plantas industriais até estudos ambientais. Eles apresentam baixa manutenção e alta durabilidade. Em contraste, os indicadores de nível são dispositivos mecânicos ou visuais mais simples, usados ​​principalmente para medições manuais ou validação de sensores, adequados para situações em que não são necessárias atuações. Os sensores oferecem acessibilidade superior aos dados e análise de tendências. Aqui estão suas principais características:

• Precisão e confiabilidade: Devido aos seus princípios de funcionamento, os sensores de nível de água fornecem medições precisas e confiáveis ​​de forma consistente. Dentre eles, os sensores hidrostáticos são frequentemente considerados os mais precisos.
• Durabilidade e Longevidade: Sua construção robusta e facilidade de instalação contribuem para uma longa durabilidade.
• Manutenção mínima: Os sensores de nível de água modernos exigem pouca manutenção, resultando em menor tempo de inatividade e maior custo-benefício.
• Adequação a ambientes severos: Os sensores de nível de água atuais são projetados para suportar condições desafiadoras, incluindo altas temperaturas e pressões.

Se você busca sensores de nível de água de alta qualidade, eficientes, precisos e exatos, considere a linha de sensores Rika. Eles incluem sensores submersíveis, de radar, ultrassônicos e de outros tipos, aplicáveis ​​em uma ampla gama de áreas, como estações de tratamento de efluentes, processamento químico, sistemas de irrigação e muito mais. Visite a categoria de sensores de nível de água da Rika para explorar toda a linha.

Perguntas frequentes (FAQs)

1. Um sensor de nível de água pode ser usado tanto para níveis altos quanto baixos de água?

Sim, os sensores de nível contínuo podem medir níveis de água altos e baixos. Os sensores de nível de água vêm com diferentes faixas de detecção. Os níveis de água alto e baixo devem estar dentro da faixa de detecção especificada pelo fabricante dos sensores de nível de água.

2. Qual a precisão dos sensores de nível de água?

Os sensores de nível de água oferecem diferentes níveis de precisão. Sensores submersíveis podem atingir uma precisão de até 0,1% da escala completa (EC). Sensores de radar podem alcançar uma precisão de ±3 mm. Sensores ultrassônicos, como o RIKA RKL-03, oferecem uma faixa de precisão de 0,5% a 1% com uma resolução de ±3 mm ou 0,1% da escala completa (EC).

3. Os sensores de nível de água podem ser usados ​​em ambientes perigosos?

Sim, sensores de nível de água com certificações ATEX ou IECEx podem prevenir a ignição em atmosferas perigosas. Eles são normalmente usados ​​em instalações de processamento químico onde o manuseio de materiais perigosos é inevitável.

4. É possível automatizar os medidores de nível de água para monitoramento remoto?

Não, um medidor de nível de água comum não pode ser configurado para monitoramento remoto. Para monitoramento remoto, sensores de nível de água com capacidade de fornecer saída analógica ou digital são essenciais. Os medidores de nível de água geralmente envolvem a integração com sistemas baseados em sensores ou o uso de tecnologia de visão computacional para "ler" o medidor visualmente e transmitir essa informação.

5. Qual é a vida útil de um medidor de nível de água?

Os medidores de nível de água têm uma vida útil de 5 a 10 anos. Eles exigem observação física para verificar os níveis de água. Os sensores de nível de água, por outro lado, têm uma vida útil de 4 a 5 anos, mas oferecem monitoramento remoto, medição contínua, sistema de alarme e muito mais.