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Sensores de pressão hidrostática

A medição de nível com base na pressão hidrostática é uma das soluções mais comuns na agricultura devido à sua facilidade de uso. As aplicações mais comuns são:

      • Monitoramento do nível do poço.
      • Medição de nível em rios, canais e reservatórios.
      • Medição de nível em tanques e sistemas de armazenamento.

Eles são baseados na medição da pressão hidrostática produzida por uma coluna de líquido de uma certa altura.

↑ Fig: Exemplos de aplicações de transmissores de pressão para medição de nível hidrostático. Esquerda: Sensor suspenso em um poço Direita: Sensor suspenso em um reservatório

↑ Fig: Exemplos de colocação de sensores de pressão para medição de nível em tanques. Esquerda: Sensor de manômetro (pressão relativa) conectado ao fundo de um tanque. A leitura do sensor uma vez calibrado indicará diretamente a altura entre o nível do líquido e o eixo do manômetro. Para este instrumento, costuma-se instalar também uma válvula de fechamento, para poder desmontar o instrumento sem a necessidade de esvaziar o tanque. Direita: sensor de nível hidrostático suspenso em um tanque

Para fazer esta medição corretamente, nestes casos, são necessários sensores de pressão com invólucro totalmente à prova d’água para evitar a penetração de água no interior da sonda ou do cabo, pois devem ser submersos em água e em poços profundos sob grande pressão. Esses sensores são chamados de sensores de nível hidrostático ou do tipo submerso.

Se a medição de nível for de um tanque, outra forma é fixar o sensor na parte externa do fundo do tanque de forma que fique exposto à pressão do conteúdo interno por meio de uma abertura no fundo do tanque.

A sonda mede o nível do líquido com base em uma relação simples entre a altura da coluna de água existente acima do sensor e a pressão hidrostática que ela gera.

↑ Fig: Sonda de nível hidrostático suspensa no tanque.

El sensor esta encapsulado de manera especial para que no entre líquido hacía el interior de este dañando el circuito de procesamiento. Como el encapsulado tiene que ser sellado esto impide que el transductor de presión tenga su referencia a la presión atmosférica y mida correctamente el nivel, pues no tiene realimentación de la presión a la que está la superficie libre de líquido. Para solucionar esto se utilizan dos variantes: la utilización de un tubo capilar incluido en el cable de conexión y conectado a la presión atmosférica o la utilización de un barómetro que mida la presión atmosférica para determinar el nivel correctamente.

← Fig: Diagrama de uma sonda de nível hidrostático suspensa em um tanque com um tubo de ar. O sensor é um transmissor de pressão submersível que possui um diafragma de pressão onde o lado interno do diafragma é ventilado para a pressão atmosférica através de um tubo de ventilação capilar incluído no cabo e o lado externo fica em contato com o líquido e mede a pressão estática do coluna de líquido acima do transmissor mais a pressão atmosférica. Essa pressão estática é causada basicamente pelo peso do fluido sobre o transmissor e é usada para calcular o nível do fluido. O tubo plástico localizado dentro da mangueira não deve ser bloqueado, pois o transmissor de nível passa por ele a referência atmosférica

As sondas de nível submersíveis e seus cabos devem ser absolutamente estanques. Devido a esta capacidade, os cabos para sondas de nível submersíveis são consideravelmente mais caros do que os patch cables padrão. Agora, não é raro que o local de medição esteja localizado longe do sistema de controle. É bem possível, por exemplo, que o usuário precise de um cabo de 100 metros de comprimento, mesmo que o nível a ser medido seja de apenas 5 metros no máximo. Fazer todo o caminho com um cabo para sondas de nível submersíveis seria um investimento considerável.

Fig: Caixa de terminais para sondas de nível com entrada para dois cabos e elemento de ventilação à prova d’água →

Para evitar este inconveniente, existem caixas de terminais especiais que combinam os cabos padrão com os das sondas de nível para formar uma conexão econômica entre o local de medição e a unidade de controle. Esta caixa pode ser fixada em qualquer parede vertical ou mesmo colocada horizontalmente nos tanques.

Além das entradas para os dois cabos, a caixa possui um elemento de ventilação à prova d’água. Este componente garante a compensação da pressão na caixa e, ao mesmo tempo, evita a penetração de umidade.

Por outro lado, transmissores de nível submersíveis ou sondas de nível hidrostático requerem uma boa conexão de aterramento para operação adequada e podem ser danificados se não o tiverem. Os próprios cabos dos sensores atuam como antenas, captando sinais eletromagnéticos que podem gerar surtos ou picos de tensão, capazes de danificar a parte eletrônica interna. Às vezes, o próprio fluido no qual o sensor está submerso funciona como um armazenador de energia e se a impedância da conexão do terra não for baixa o suficiente, a parte eletrônica pode acabar queimando. É por isso que, além de terem uma boa ligação à terra, devem estar equipados com proteção eletrónica contra sobretensões causadas por descargas atmosféricas ou incidentes na rede elétrica.