Um sólido granular é uma coleção de partículas, como neve, areia, arroz ou carvão. Embora a forma dos sólidos granulares seja fácil de explicar, seu comportamento é complexo e diferente dos líquidos e gases. Medir com precisão a quantidade de sólidos em tanques ou silos é crucial para a gestão de produtos e para o controle e transferência da gestão de armazéns.
Tipo de sensor
Assim como a medição de nível de líquido, o equipamento de medição de nível de material sólido também é dividido em duas categorias: sem contato e com contato. Nessas categorias, os equipamentos podem ser subdivididos em nível pontual e monitoramento de nível contínuo. Este artigo apresenta os princípios por trás desses dispositivos e de alguns aplicativos.
A medição de nível sólido não é tão limpa e precisa quanto a medição de nível líquido. As características de peso dos líquidos podem ser convertidas em peso de nível de líquido usando um dispositivo de pressão estática; Os sólidos podem sofrer alterações significativas dentro do mesmo lote. Os líquidos também possuem propriedades de autonivelamento e podem fornecer uma superfície uniforme para dispositivos de medição sem mistura ou outras interferências. Este é um dos desafios enfrentados pela medição de nível de material sólido.

Os sólidos geralmente só podem fornecer superfícies irregulares aos dispositivos de medição e são carregados ou depositados de forma desigual nos recipientes em que são armazenados. Encontrar uma superfície horizontal para refletir sinais representa um certo desafio para materiais sólidos.
Equipamentos sem contato usados ​​para medição de estado sólido, semelhantes aos equipamentos sem contato usados ​​para medição de nível de líquido, são os equipamentos mais comuns, incluindo ultrassom, radar e laser. Os dispositivos ultrassônicos têm a vantagem do baixo custo e temos uma compreensão muito clara de seus padrões de comportamento. Infelizmente, às vezes pode levar ao uso indevido, resultando em resultados inconsistentes. O mesmo vale para equipamentos de radar.
Os sólidos são geralmente difíceis de assentar em uma superfície uniforme e horizontal. Um cenário mais comum é que os sólidos sejam transportados para um tanque de água ou silo através de uma esteira, que despeja os sólidos em uma posição, formando um cone determinado pelo “ângulo de repouso” do sólido. Quando o ângulo é ultrapassado, ocorre recalque ou descolamento da massa. Se o dispositivo sem contato estiver monitorando o topo do cone, esse desprendimento causará uma mudança repentina no nível do material. Normalmente, quando o equipamento é colocado próximo à área de entrega, é difícil medir o nível real do material e qualquer desprendimento causará novamente uma mudança repentina no nível do material.
As dificuldades da medição do estado sólido
O problema é o reflexo de superfícies inclinadas. Dispositivos ultrassônicos de radar de onda guiada (GWR) e laser dependem da reflexão do sinal na superfície do material testado. A superfície líquida é uniforme e fornece uma boa superfície reflexiva para reflexão do sinal. A consistência, o tamanho das partículas e, claro, o ângulo de repouso dos sólidos variam. O ângulo de repouso é o ângulo no qual um sólido assenta naturalmente quando transportado a uma taxa de fluxo uniforme e consistente. Cada sólido possui um ângulo de repouso único. Isto pode ser usado na aplicação de medição de pontos materiais.
Um sensor de dispositivo de medição sem contato pode ser instalado em um ângulo de repouso para determinar quando o cone sólido atinge o ponto de controle, como um alarme de nível alto. A medição contínua do nível não é fácil. A falta de uma superfície uniforme impedirá que a reflexão coerente retorne ao transmissor, e o tamanho variável das partículas produzirá efeitos de dispersão, os quais podem levar a sinais não confiáveis. O laser é um dispositivo mais confiável para medir pontos de materiais e é mais preciso na determinação da presença de sólidos em pontos de controle.

Se não for prático instalar o laser na caixa do dispositivo, ele poderá ser instalado no ombro do dispositivo. Por exemplo, na aplicação de carregamento de lamas em camiões, é impraticável instalar dispositivos de monitorização de nível de líquido em camiões devido ao manuseamento de materiais e ao equipamento de transporte.
Poeira, expansão sólida e cargas irregulares em contêineres podem afetar equipamentos sem contato. Lembre-se de que a poeira pode queimar. Antes da implementação dos procedimentos de segurança, ocorriam frequentemente explosões de pó de carvão e silos de grãos. Esta característica deve ser considerada ao projetar o sistema. Além do combustível, do oxigênio e da ignição necessários para a combustão do combustível, o pó precisa ser disperso e confinado em recipientes fechados para se tornar combustível. A dispersão pode interferir na operação de equipamentos de nível de material sem contato.
Invólucros de equipamentos apropriados devem ser projetados no sistema para fornecer proteção adequada. Quando um sólido "aglomera-se" e se separa do resto do material de enchimento no silo para formar um objeto separado, ocorre expansão do sólido, como o sólido empilhado em um lado do silo. Isso pode resultar na incapacidade de entrar em contato com o nível ou na impossibilidade de o nível entrar em contato com o material. Uma medida corretiva comum é usar vibração ou ar para “fluidizar” o sólido e garantir uma distribuição uniforme. Devido a vários motivos, pode ocorrer carregamento irregular. Em alguns casos, a experiência do pessoal de projeto e operação do sistema, combinada com a agitação mecânica, pode ajudar a aliviar esse problema.
O dispositivo de medição de contato usado para esta aplicação é exclusivo para medição de estado sólido. Esses dispositivos dependem do contato direto ou do peso com o material. O tamanho, densidade, teor de umidade e peso dos sólidos variam. Esses recursos podem ser usados ​​para detectar ou inferir níveis de materiais. O dispositivo de detecção de nível de material de ponto comum é uma mola vibratória ou sensor do tipo diapasão. Outro método de medição comum é usar sistemas de peso e cabos. O dispositivo é mecânico e inclui um sensor de linha deslizante que pode seguir o mecanismo mecânico para descer até o solo. Os extensômetros são usados ​​para modificar contêineres ou silos existentes para indicar a carga sólida dentro do contêiner.