Medição de nível com radar para funís de passagem rápida de materiais

O que é o canário do mineiro?

 

Para definir a tecnologia correta de medição de nível, é essencial analisar os vários parâmetros de processo da aplicação individual, tais como propriedades do material, temperaturas de processo, pressão e conexões, assim como a atmosfera de processo. Selecionar a tecnologia correta de medição de nível, configurá-la corretamente e posicioná-la inteligentemente economiza custos consideráveis e leva a uma melhoria significativa na eficiência econômica da planta ao longo de seu ciclo de vida.

 

Preciso - para condições e materiais exigentes


Um fornecedor líder de materiais de construção na África do Sul estava procurando uma solução confiável de medição contínua de nível para seu funil de processo. A aplicação girava em torno de um trem basculante que despejava o conteúdo do vagão de trem com carvão no bunker abaixo, que é então transportado para o canteiro de obras. As unidades de medição têm que atender às altas exigências de precisão e lidar com o ambiente exigente.

O setor de mineração na África do Sul já foi a principal força motriz por trás da história e do desenvolvimento da economia mais avançada e próspera da África. As empresas de mineração sul-africanas são os principais atores da indústria global e o país é o terceiro maior exportador de carvão do mundo.

O operador da fábrica produz cimento, agregados, cal, misturas prontas e cinzas volantes desde 1892 e hoje opera 11 fábricas na África do Sul, Botsuana, RDC, Etiópia, Ruanda e Zimbábue. Em vista da modernização das fábricas perto da Cidade do Cabo, ele estava procurando por um sistema inovador de medição contínua de nível.

 

Devido ao rápido fluxo do processo de movimentação e à atmosfera intensiva em poeira, os engenheiros da UWT configuraram uma medição de espaço livre baseada em radar junto com o parceiro local Morton Controls CC. O NivoRadar®  NR 3000 foi instalado com um tubo de poeira incluindo purga de ar para manter a poeira longe das lentes. O radar foi instalado em um feixe que pairava sobre a parte principal do carvão. A distância de medição é de cerca de 45 metros, com temperaturas de até 80°C (176°F) e uma pressão de processo de até 0,8 bar (11,6 psi). A densidade do material é de aproximadamente 800 g/l e o valor DK está entre 2,0 - 3,0 com uma característica granular do material. Há alguma vibração dentro da aplicação, baixa umidade, nenhuma carga eletrostática, mas uma atmosfera muito poeirenta. Após 2 semanas de testes bem sucedidos, a escolha da solução de sensor correta foi confirmada e várias unidades foram implementadas na aplicação da planta. O ambiente empoeirado foi superado com sucesso pelo tubo de pó e pela linha de ar conectada para nivelar a lente. Leituras precisas e confiáveis e repetíveis significaram uma solução bem-sucedida para esta difícil aplicação.

O NivoRadar® NR 3000 é certificado para áreas perigosas (zona 20/21). A construção robusta em aço inoxidável torna a medição de nível contínua extremamente adequada para este tipo de aplicação. O dispositivo opera a uma alta freqüência de 78 GHz. Isto resulta em um ângulo de radiação muito pequeno de 4°, que não permite nenhuma interferência de sinal no flange, mas permite uma ótima reflexão do material a granel. Distâncias de até 100 m podem ser medidas e o sensor pode ser usado tanto em sólidos a granel muito finos como grosseiros devido a sua alta faixa de sensibilidade. O NivoRadar® está disponível em uma versão com flange plana e em uma versão com flange alvo. Com o flange do alvo ajustável, o radar poderia ser perfeitamente alinhado e a sonda fixada no ponto desejado. Isto permitiu que o sensor de radar instalado fosse colocado exatamente acima do funil Trippler e ajustado para a detecção contínua do nível do material sem atrasos ou ecos falsos, mesmo em espaços confinados. Devido à tecnologia sem contato, os cones laterais não tiveram influência sobre os resultados das medições. A unidade usa tecnologia de dois fios e é fácil de operar através de um programador local com assistente de início rápido e um display de plug-in que permite a programação e o diagnóstico no local. O sensor de radar é totalmente à prova de pó e fornece resultados de medição confiáveis a altas temperaturas de processo de até 200°C (392°F).

Gestão mais eficiente do silo através da visualização do nível de abastecimento

A próxima consideração do operador da planta neste ponto foi conectar o sensor de radar a um sistema geral de monitoramento de nível, a fim de obter maior transparência com relação ao gerenciamento do silo. Os dispositivos do sistema de medição comunicam-se diretamente com os controladores PLC através de um sinal analógico 4...20ma ou também através de um RTU MODBUS digital ou protocolo Profibus. Os sinais de nível dos sensores de radar instalados em cada silo poderiam ser agrupados pelo Software de visualização NivoTec® em combinação com um Wago WebController. A fábrica poderia recuperar estas informações com segurança (protegidas por senha), a qualquer hora do dia, através de qualquer navegador de Internet, usando um endereço IP pré-definido com o software de visualização. É possível integrar qualquer número de pontos de medição adicionais ao sistema de visualização - sem custos adicionais de hardware. Este monitoramento e visualização de nível deu à fábrica um sistema completo de indicação de nível e tendência, armazenamento de dados e informações de nível remoto.

Conclusão: a tecnologia de medição é apenas um componente elementar dos processos de operação eficiente da planta

A tecnologia de medição de nível é multifacetada e raramente fica parada. Os desenvolvimentos empolgantes e desafiadores nas diversas aplicações significam que a gama de produtos deve crescer e evoluir constantemente para atender a essas demandas. Para a tecnologia de medição de nível contínuo e pontual, os operadores da planta freqüentemente precisam de soluções individualmente adaptadas para seus processos de produção de material. Cada processo tem uma exigência ou necessidade específica para o sensor.

Na empresa de materiais de construção na África do Sul, a medição de nível personalizada foi um elemento crucial para apoiar o bom funcionamento do processo - proteção contra transbordo, resposta rápida durante o esvaziamento, transparência e controle do nível nos silos em todos os momentos.

Digressão histórica

Adoramos um pouco de história e a mineração de carvão tem uma história interessante para contar. Uma das maiores indústrias de mineração, a mineração de carvão começou no século 18 e floresceu até os anos 50. Embora talvez não tão grande quanto algumas outras commodities mineradas, o carvão a céu aberto ainda é uma forma valiosa de produção de energia.

Curiosamente, a condução na terra para extrair o carvão foi o método original, mas teve que ser interrompido devido aos fumos perigosos (monóxido de carbono, dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio) que foram liberados, que eram, no mínimo, mortíferos. Os sensores agora utilizados na mineração de carvão ajudaram na detecção desses vapores nocivos e desenvolveram ainda mais o método canário de mineração.

O que é o canário do mineiro?

Se você está familiarizado com a mineração, já terá ouvido falar desta incrível história. Muito simplesmente, os mineiros levaram um canário com eles em uma gaiola quando desceram. Sabia-se que as canárias eram muito sensíveis a vapores inodoros, como o monóxido de carbono, e mostravam sinais de aflição balançando de um lado para o outro antes de cair de seu poleiro.

Embora este não tenha sido um procedimento muito amigo dos animais, era conhecido por salvar muitas vidas. Após algum tempo, o método canário de detecção foi descontinuado, pois não foi considerado tão eficaz quanto se pensava.

O pellistor foi introduzido como um sensor catalítico e era capaz de detectar uma gama muito ampla de vapores tóxicos e gases inflamáveis. Devido a limitações, como o mau funcionamento com produtos químicos contendo cloro, enxofre, halogênio e quaisquer metais contendo silício ou chumbo, assim como o alto custo de manutenção do pelistor, este método foi retirado. O método mais moderno e eficaz é o sensor de gás infravermelho à base de LEDs.