Princípio de medição
O princípio de medição capacitiva é baseado no método de operação de um capacitor.
Um capacitor é formado por dois eletrodos de carga diferente isolados um do outro. A aplicação de uma corrente alternada entre os eletrodos criará um campo elétrico. Esse campo elétrico depende da distância entre os eletrodos, do tamanho da superfície dos eletrodos e do meio de isolamento entre os eletrodos.
Se a distância entre os eletrodos e o tamanho da superfície dos eletrodos for mantida constante, apenas o meio teria um efeito sobre a capacitância elétrica. Quando o meio muda, o campo elétrico também muda, consequentemente, a capacitância evolui da seguinte maneira:
- Capacitância (C) = constante dieléctrica (Ɛ0) × Relativa constante dielétrica (DC) × área de superfície do eléctrodo em que a constante dieléctrica (Ɛ0) é a constante de campo eléctrico (Ɛ0 = 8,8 x 10 -12 C / (Vm).
A mídia com uma constante dielétrica baixa (valor CC) causa alterações muito pequenas do valor da capacitância na medição de nível, enquanto a mídia com um valor CC alto produz respectivamente grandes alterações na capacitância. Em muitas aplicações de interface, o meio com o menor valor de CC está no topo, por exemplo, hidrocarboneto (DC = 2) na água (DC = 80).
O meio superior fornece apenas uma contribuição mínima para o valor geral da capacitância – apenas o nível da água (a camada da interface) é indicado como nível.
Para utilizar esse efeito, o valor DC das duas mídias deve ser suficientemente diferente um do outro.
Normalmente, um meio com um baixo valor de CC não é condutor, enquanto um meio com um alto valor de CC é condutor. Portanto, a medição da interface com um meio não condutor e um meio condutor é sempre possível.
Limitações
Se um processo reveste ou falha uma sonda de capacitância, pode ser necessária uma opção de compensação para evitar leituras de alto nível falsas.
Os transmissores de capacitância de nível contínuo exigem que o líquido que está sendo medido permaneça em um valor dielétrico constante. Se não for esse o caso, o transmissor deve ter a capacidade de compensar a variação dielétrica do líquido.
As sondas montadas diretamente no vaso normalmente não podem ser substituídas pelo processo em serviço, a menos que sejam montadas em uma gaiola de sensores com válvulas de isolamento.
As sondas de haste requerem folga de altura suficiente, dependendo do comprimento da sonda.
Não pode medir líquidos com viscosidade acima de 2000 cst.
Seleção
A medição do nível capacitivo pode ser usada em meios agressivos quando uma sonda totalmente revestida (por exemplo, PTFE) é usada.
A medição capacitiva tem um tempo de resposta muito rápido, o que o torna ideal para processos com mudanças rápidas de nível e pequenos recipientes.
O princípio da medição não é afetado pela variação de densidade da mídia.
CONDIÇÕES PARA MEDIÇÃO DE INTERFACE
Para medições de interface, é necessário um meio condutor e não condutor.
Nessa interface, a diferença entre a condutividade do meio condutor deve ser maior que 100 μS / cm e a condutividade do meio não condutor deve ser menor que 1 μS / cm.
Uma emulsão óleo-água tem toda a faixa de condutividade entre 1 e 100 μS / cm, dependendo da distribuição da bolha óleo-água. Isso significa que uma sonda de capacitância detectará a mídia acima de 100 μS / cm (ou seja, mídia condutora) e não detectará a camada de emulsão (entre 1 e 100 μS / cm), bem como a camada de mídia não condutora (ou seja, <1 μS /cm).
O acúmulo não condutor na sonda afeta a medição.
Projeto
As sondas devem ser feitas de eletrodo condutor metálico, com isolamento plástico completo, independentemente da condutividade do meio.
Quando montado, deve ser assegurada uma boa conexão eletricamente condutora entre a conexão do processo e o tanque. Uma banda de vedação eletricamente condutora pode ser usada.
As sondas de haste com um tubo de aterramento devem ser usadas no caso de cargas laterais graves.
O comprimento da sonda deve ser projetado de acordo com a faixa de medição de nível.
Instalação
O método de aterramento do vaso, que pode ser crítico para a operação do dispositivo, deve ser avaliado.
Calibração e configuração
As sondas de capacitância são calibradas na fábrica para meios com condutividade ≥100 μS / cm (por exemplo, para todos os líquidos à base de água, ácidos, álcalis …).
Uma calibração no local só é necessária se o valor de 0% ou o valor de 100% deve ser ajustado para atender a requisitos de medição específicos (por exemplo, distância do tanque / capacitância <250 mm, condutividade <100 μS / cm ou faixa específica).
Geralmente, é feita uma distinção entre dois tipos de calibração:
- Calibração úmida: a sonda pode ser calibrada para toda a sua faixa, isto é, nível mais baixo (calibração de nível de 0%) e nível alto (nível de 100%). Outros valores intermediários também podem ser realizados.
- Calibração a seco: a capacitância de nível pode ser simulada inserindo os valores de nível baixo e alto. As unidades de capacitância calcularão automaticamente a imagem de variação de capacitância com base na calibração de fábrica para uma condutividade ≥100 μS / cm.
