Teoria de operação básica de medição de nível contínuo por RF Admitância

Transcrição

1 Teoria de operação básica de medição de nível contínuo por RF Admitância

2 Tudo começa com um capacitor C = k A d C.A Placa condutiva Placa condutiva Dielétrico Material isolante

3 Fatores que afetam a capacitância Distância entre as placas CA Distância Capacitância CA Distância Capacitância CA C = k A d

4 Fatores que afetam a capacitância Área das placas CA Área Capacitância Área Capacitância CA CA C = k A d

5 Fatores que afetam a capacitância Dielétrico da isolação CA Dielétrico Capacitância CA C = k A d Dielétrico Capacitância CA

6 O tanque e o elemento sensor formam um capacitor C = k A d d C A k ar = 1 Onde: C= Capacitância em pf k= Constante dielétrica do material A= Área das placas d= Distância entre as placas k óleo = 2

7 O tanque e o elemento sensor formam um capacitor C = k A d d C A k k ar = 1 k óleo = 2 Onde: C= Capacitância em pf k= Constante dielétrica do material A= Área das placas d= Distância entre as placas

8 Efeitos do dielétrico e condutividade Elementos sensores verticais revestidos 30 Água d C A k k ar = 1 k = C p (pf) k Água = 80 k óleo = 2 Nível [mm] Óleo

9 O Capacitor Coaxial ou Concêntrico L C 2 0 L b ln( ) a d k A C D C = 7.36 x K x L log 10 D d D k A C D

10 Propriedades do Material A RF Admitância se utiliza das propriedades elétricas do material para realizar a medição. Físicas Densidade Viscosidade Elétricas Dielétrico Condutividade

11 Escala de Constantes Dielétricas (k) Vácuo Ar Propano Maioria dos hidrocarbonetos Areia Fenol Alcool isopropílico Metano Etilenoglicol Metanol 56.6 Água D.I Água potável e maioria dos ácidos 80+

12 Escala de Condutividade (g) Querosene.001 Metanol Agua D.I. 1 Água Potável Cerveja Suco de laranja Água do mar Ácido sulfúrico 90% Ácido sulfúrico 30%

13 Estilos comuns de elementos sensores PVDF, TFE, PFA, FEP, e outros para serviços corrosivos e/ou em alta temperatura/pressão Comprimento de Inserção

14 Gama completa de elementos sensores

15 Teoria de operação de medição por RF Admitância

16 Transmissores Capacitivos Os efeitos da impregnação 100% 70% 50% 0% Líquido altamente condutivo

17 A anatomia da impregnação Pequenas quantidades de corrente RF (resistiva e capacitiva) fluem devido a impregnação Haste sensora Isolação em Teflon ou PVDF Impregnação Xc Alta resistência Parede do tanque R Resistência mínima ou zero

18 Problemas com transmissores puramente Capacitivos Problemas: 1. Não há rejeição de impregnação 2. O cabo coaxial pode afetar a calibração 3. O cabo coaxial deve ser curto

19 Desvantagens de Sistemas Capacitivos Transmissores capacitivos podem medir apenas a variação de capacitância. Impregnações condutivas geram uma variação de corrente RF resistiva em adição a corrente capacitiva referente ao nível real. Sistemas capacitivos irão ler a corrente resistiva adicional e reproduzir uma leitura de nível maior que o nível atual devido ao aumento no fluxo de corrente.

20 Vantagens de Sistemas por RF Admitância Vantagens sobre os Capacitivos: 1. Ignora impregnação de material no elemento sensor 2. Cabos coaxiais não afetam a calibração 3. Cabos coaxiais podem ter até 30m.

21 Vantagens de Sistemas por RF Admitância Saída de medição inafetada por: Impregnação de material no elemento sensor Mudanças de Condutividade Mudança de temperatura Mudança de Pressão Mudança de Gravidade Específica Mudança de Densidade Maior exatidão em medições de baixo span A precisão de um sistema por RF Admitância é de ±1% do span Ausência de partes móveis para danos ou desgaste

22 Xc efeito combinado da capacitância referente a: Cap. de saturação do sensor Freq. do transmissor. R A resistência da impregnação condutiva referente a: Condutividade Espessura Comprimento Corrente Capacitiva Xc = R Quando ambos são iguais Corrent e Resistiv a

23 O Vetor para Impedâncias Corrente capacitiva Corrente adicional devido a impregnação Corrente capacitiva devido ao nível real Quando ambos são iguais Corrente resistiva 0 Corrente resistiva adicional devido a impregnação

24 Corrente capacitiva Corrente capacitiva devido ao nível real 45 quando Xc = R 0 Corrente resistiva O transmissor Drexelbrook utiliza uma fase de 45º na direção oposta (225º) para cancelar a corrente adicional oriunda da componente resistiva da impregnação Uma vez que a corrente capacitiva é igual a corrente capacitiva, o faseamento corrige ambas. O resultado é um sinal de saída que é independente da impregnação de material de processo no elemento Sensor.

25 Rejeição de Impregnação por RF Admitância O faseamento em 45 permite que o sistema diferencie entre corrente capacitiva (referente ao nível real fase 90 ) vs. corrente resistiva (referente a impregnação - fase 0 ) O transmissor possui um circuito adicional que tem a habilidade de ignorar componentes resistivos e medir apenas a a corrente capacitiva referente ao nível real do material O resultado final é uma medição precisa de nível mesmo com impregnações condutivas

26 Aplicações comuns utilizando RF Admitância para medição de nível Total

27 RF Admitância em Reservatórios ÁCIDO Ácidos Causticos Hidrocarbonetos Alta Temperatura Alta Pressão

28 RF Admitância Tanques de fibra de vidro Transmissor de Nível Tanque de fibra de vidro Espaçador Elemento sensor Haste de aterramento Líquidos Corrosivos

29 RF Admitância Agitação de pastosos Amortecimento de sinal 0-99 seg. para ignorar a ação das ondas e espirros de material Massa de Calcário

30 RF Admitância Silos de grãos Calcário Farinha Grãos etc. Cabo flexível Contrapeso ou âncora

31 RF Admitância Poços e monitoramento de lençóis freáticos Até 240m

32 RF Admitância Materiais perigosos ou letais Hermeticamente selado. Sensor soldado na face do flange Material perigoso ou letal

33 Seal-Tyte

34 RF Admitância Silos de carvão Carvão Pedras Areia Etc. Cabo flexível de alta robustez e resistente a abrasão ( para carvão, para pedras e outros minérios pesados). Contrapeso

35 RF Admitância Vazão em canais abertos Vertedouro ou calha Transmissor Sensor 4-20 ma

36 RF Admitância usada em medição de interfaces Líquido/Líquido

37 Interface Água Óleo Saída de Oil óleo Out Water Água Out Entrada de Crude in óleo bruto Chave de Nível para Interface por RF RF Point Admitância Level Interface

38 Tanque de estocagem

39 Medição de Interface Composição típica da emulsão Vantagem da RF Admitância: Indicação repetitiva da camada de transição de dielétrico entre a fase condutiva e isolante da emulsão. Fase isolante Fase aquosa Camada de emulsão: Interface visível VS. Interface elétrica

40 Dessalgadoras Grades eletrostáticas Filtro AC Transmissor integral ou remoto 4-20mA + HART Óleo mm mm Salmoura Seção inativa Seção ativa

41 Transmissor de concentração de Água em Óleo (BS&W) (Não se trata de um transmissor de nível) Coteshield Faixas: % de Água em Óleo 0-1% Fluxo 0-5% Cut Monitor 0-10% 0-30% 0-50% Haste Sensora 0-80% (óleos brutos)

42 Teoria de operação básica de medição de nível contínuo por RF Admitância Para mais informações entre em contato por tel: Ou pelo