Que interruptor de nível escolher?

Os interruptores de nível, tais como os sensores de nível, são instrumentos de medição usados principalmente para detetar o nível de produtos armazenados em tanques, silos e outros reservatórios. Embora os dois termos por vezes se confundam, designam na realidade dispositivos diferentes.

Enquanto o sensor de nível efetua uma medição contínua, em tempo real, do nível do produto, o interruptor de nível realiza uma medição pontual, isto é, apenas deteta a presença ou ausência de produto num nível pré‑definido. O interruptor de nível é um dispositivo do tipo on/off, que alterna entre duas posições, ora abrindo ora fechando um circuito. Daí a designação interruptor, ou chave de nível, como é mais conhecido no Brasil.

Quando o interruptor de nível muda de estado (aberto/fechado), aciona um contacto, disparando um alarme de segurança (de tanque cheio ou vazio) ou desencadeando uma ação concreta no processo em que está inserido, como ligar uma bomba para encher ou esvaziar o tanque, por exemplo.

Interruptores de nível: ver produtos

  • Quais os diferentes tipos de interruptores de nível?

    Os interruptores de nível diferem em termos da tecnologia que serve de base ao seu funcionamento. De notar que algumas destas tecnologias são comuns aos sensores de nível. A escolha do tipo de tecnologia prende‑se essencialmente com a natureza do produto cujo nível se pretende medir, nomeadamente se é líquido, pastoso ou um sólido a granel.

    Deixamos agora uma breve descrição das principais tecnologias usadas em interruptores de nível.

    Interruptor de nível tipo boia (flutuador): a boia acompanha o movimento ascendente / descendente do líquido e, ao atingir uma determinada posição, é detetada, desencadeando a mudança de estado do interruptor.

    Interruptor de nível capacitivo: o interruptor e as paredes do tanque funcionam em conjunto como um condensador elétrico (capacitor), cuja capacitância se altera quando o nível pré-estabelecido é atingido, levando o interruptor a mudar de estado.

    Interruptor de nível condutivo: quando um líquido condutor entra em contacto com os elétrodos do dispositivo, dá‑se a passagem de corrente e o interruptor muda de estado.

    Interruptor de nível vibratório (com haste ou garfo vibratório): em contacto com o ar, a haste ou o garfo vibra na sua frequência de ressonância. Quando o produto cobre a haste/o garfo, amortece a vibração e o interruptor muda de estado.

    Interruptor de nível de pá rotativa: possui uma pá que gira acionada por um motor. Quando o produto entra em contacto com a pá, cria resistência ao movimento desta e o interruptor muda de estado. 

    Interruptor de nível optoeletrónico: um prisma recebe um feixe de luz infravermelho emitido por um LED e reflete‑o para um recetor. Quando o nível do produto alcança o prisma, interfere na reflexão do feixe de luz, que se refrata, levando o interruptor a comutar.

  • Porquê optar por um interruptor de nível de boia?

    Interruptor de nível de boia Trimod Besta
    Interruptor de nível de boia Trimod Besta

    Os interruptores de nível de boia, ou chaves de nível tipo boia, funcionam com base num princípio bastante simples, que consiste numa boia (ou flutuador) associada a um dispositivo de acionamento mecânico ou magnético (interruptor reed switch). A boia flutua na superfície do líquido, acompanhando a sua subida e descida. Quando a boia atinge a altura pré-determinada no tanque, o interruptor deteta‑a e muda de estado.

    Existem três tipos principais de interruptores de nível tipo boia:

    • Suspenso:a boia fica suspensa na extremidade de um cabo e tem no seu interior o dispositivo de acionamento, geralmente mecânico. Quando a superfície do líquido atinge o flutuador, este sobe e depois inclina-se, provocando a mudança de estado do interruptor. Esta é uma tecnologia simples mas pouco precisa, bastante utilizada em bombas como mecanismo de segurança para impedir o funcionamento em seco.
    • Para montagem vertical: a boia magnética move‑se ao longo de uma haste vertical, dentro da qual se encontra um microinterruptor magnético (reed switch). Quando a boia atinge a altura do reed switch, o interruptor muda de estado.
    • Para montagem horizontal: consiste num flutuador fixado na extremidade de uma haste articulada horizontal. A subida do líquido e, por consequência, do flutuador altera a inclinação da haste articulada, acionando o contacto.

    Vantagens:

    • Adequado para todos os líquidos, desde que os materiais que compõem o interruptor sejam compatíveis com o tipo de líquido (plástico para ácidos, aço inoxidável para água e óleos, etc.);
    • Fiável, económico e fácil de utilizar;
    • Não necessita de calibração;
    • Não é afetado pelas propriedades do líquido, pela sua condutividade elétrica, condições de pressão e temperatura no tanque, pela presença de vapores, formação de espuma ou de bolhas na superfície, mas é sensível ao fenómeno da ondulação.
  • Porquê optar por um interruptor de nível capacitivo?

    Interruptor de nível capacitivo VEGA
    Interruptor de nível capacitivo VEGA

    Os interruptores de nível capacitivos, ou chaves de nível capacitivas, funcionam como um condensador elétrico (capacitor). O dispositivo e as paredes do tanque formam os dois elétrodos de um condensador, cuja capacitância (capacidade elétrica expressa em Farad) varia consoante a altura do produto no tanque.

    A alteração da capacitância, causada pela variação de nível, é detetada pelo dispositivo e convertida em sinal de comutação.

    Vantagens:

    • Robusto e fiável;
    • Não necessita de manutenção;
    • Económico;
    • Pode ser montado em qualquer posição;
    • Funciona com líquidos e sólidos, tanto condutores como não condutores, não sendo afetado por materiais viscosos nem incrustantes;
    • Resistente a temperaturas e pressões de funcionamento elevadas.
  • Porquê optar por um interruptor de nível condutivo?

    Interruptor de nível condutivo Sitron
    Interruptor de nível condutivo Sitron

    Os interruptores de nível condutivos, ou chaves de nível de tipo condutivas, são usados unicamente com líquidos condutores. A configuração básica destes dispositivos consiste em dois elétrodos separados, que formam um circuito elétrico aberto, ou seja, não passa corrente entre eles. Quando o líquido condutor sobe e entra em contacto com os elétrodos, fecha o circuito e dá‑se a passagem de corrente entre os elétrodos, desencadeando a mudança de estado do interruptor.

    Estes interruptores de nível só funcionam, portanto, com líquidos condutores, tais como ácidos, detergentes e soluções à base de água. Não são compatíveis com hidrocarbonetos, óleos e solventes, que geralmente apresentam muito baixa condutividade.

    Existem interruptores de nível de tipo condutivo feitos com materiais específicos para resistirem a líquidos agressivos.

    Vantagens:

    • Simples, robusto e económico;
    • Diversas possibilidades de montagem e instalação;
    • Não necessita de manutenção;
    • Os modelos com múltiplos elétrodos permitem detetar vários níveis.
  • Porquê optar por um interruptor de nível vibratório?

    Interruptor de nível com garfo vibratório Siemens
    Interruptor de nível com garfo vibratório Siemens

    Também chamados chaves de nível vibratórias, os interruptores de nível com garfo vibratório (diapasão) ou com haste vibratória têm o mesmo princípio de funcionamento: o elemento sensor, que consiste num garfo ou numa haste, vibra na sua frequência de ressonância, excitado geralmente por um sistema piezoelétrico. Quando o produto entra em contacto com o garfo ou a haste, amortece as vibrações.

    Ao detetar a alteração de amplitude e de frequência das vibrações, o interruptor muda de estado.

    Estes dispositivos são compatíveis com líquidos e com sólidos granulados ou em pó, qualquer que seja o tamanho das partículas. Não são sensíveis às propriedades dos produtos. Outra vantagem destes interruptores é que podem ser usados em atmosferas potencialmente explosivas, o que os torna particularmente indicados para reservatórios de armazenamento de matérias-primas, para a indústria química e para a indústria alimentar.

    Vantagens:

    • Insensível ao tipo de produto e às suas propriedades (condutividade, viscosidade e tamanho das partículas), às condições de funcionamento (temperatura, pressão), à turbulência, à espuma, à vibração e à incrustação de material;
    • Resistente à abrasão;
    • Fácil de instalar e não requer calibração;
    • Com automonitoramento de falhas;
    • Não sujeito a desgaste, não necessita de manutenção.
  • Porquê optar por um interruptor de nível de pá rotativa?

    Interruptor de nível de pá rotativa KOBOLD
    Interruptor de nível de pá rotativa KOBOLD

    Os interruptores de nível de pá rotativa, ou chaves de nível de pá rotativa, são compostos por um eixo com uma ou várias pás, que gira a baixa velocidade, acionado por um motor elétrico.

    Este tipo de interruptor é utilizado para detetar o nível alto e o nível baixo de sólidos a granel em silos, tremonhas, etc. Quando o produto entra em contacto com a(s) pá(s), trava a rotação desta e o motor para, o que desencadeia a mudança de estado do interruptor. 

    Os interruptores de nível de pá rotativa são bastante usados em silos de armazenamento de cereais, açúcar, cacau, rações para animais, detergentes, giz, gesso, cimento, aparas de madeira, etc.

    Vantagens:

    • Indicado para aplicações simples;
    • Construção robusta;
    • Não necessita de calibração.
  • Porquê optar por um interruptor de nível optoeletrónico?

    Interruptor de nível optoeletrónico WIKA
    Interruptor de nível optoeletrónico WIKA

    Os interruptores de nível optoeletrónicos, ou chaves de nível optoeletrônicas,  funcionam com base num LED emissor de infravermelhos e num fotorrecetor. O LED envia um feixe de luz para a sonda, que se encontra na ponta de um prisma de vidro. Enquanto está rodeado de gás, o prisma reflete a luz para o recetor. Mas quando o nível sobe e o prisma fica imerso no líquido, o raio de luz refrata‑se ao atravessar o fluido e chega ao recetor com menor intensidade. Ao detetar esta diferença de intensidade, o interruptor muda de estado.

    Estes interruptores são compatíveis com todos os líquidos, não sendo afetados pelas suas propriedades físicas, como a densidade, a constante dielétrica, a condutividade, o índice de refração ou a cor.

    São dispositivos robustos, compostos por materiais resistentes (corpo em aço inoxidável, prisma em vidro de borossilicato ou quartzo), sem partes móveis e normalmente só a ponta do prisma com a sonda entra em contacto com o líquido. É assim possível ter interruptores extremamente compactos, que ocupam um espaço mínimo no interior do reservatório e capazes de operar mesmo com pequenas quantidades de produto.

    Vantagens:

    • Capacidade de deteção independente das características do líquido (densidade, constante dielétrica, condutividade, cor e índice de refração);
    • Funciona igualmente com pequenas quantidades de produto;
    • Sem necessidade de calibração;
    • Há modelos concebidos para instalação e uso em locais de risco.
  • Como escolher um interruptor de nível?

    Ao escolher um interruptor de nível, deve‑se começar por determinar qual a tecnologia mais adequada, tendo em conta o tipo de produto (líquido, pastoso ou sólido a granel), as propriedades deste (condutor ou não, agressivo, abrasivo, etc.) e a presença de espuma ou de turbulência na superfície.

    Depois de escolher o tipo de tecnologia, restrinja a seleção aos modelos capazes de suportar as variáveis do processo em causa (pressão, temperatura) e construídos em materiais compatíveis com o produto.

    A montagem constitui outro critério de escolha importante: os interruptores de nível podem ser verticais ou horizontais, com rosca ou com flange, mais ou menos compactos.

    Por fim, há que ter em consideração o sinal de saída do interruptor de nível. Existem diferentes tipos de saídas: contacto seco, transistor NPN ou PNP.

    Tipo de interruptor de nível Produto Vantagens
    De boia (ou flutuador)
    • Todos os líquidos (desde que compatíveis com os materiais de construção do interruptor)
    • Fiável
    • Económico
    • Fácil de instalar
    • Insensível às propriedades do líquido e à presença de espuma
    • Sem necessidade de calibração
    Capacitivo
    • Líquidos e sólidos condutores ou não condutores
    • Fiável
    • Robusto
    • Económico
    • Fácil de instalar
    Condutivo
    • Líquidos condutores
    • Robusto
    • Económico
    • Sem necessidade de calibração
    • Diversas possibilidades de montagem
    • Possibilidade de detetar vários níveis se possuir múltiplos elétrodos
    Vibratório (com garfo ou haste)
    • Líquidos e sólidos
    • Insensível ao tipo e às propriedades do produto 
    • Insensível à turbulência, à espuma, à vibração e à incrustação de material
    • Resistente à abrasão 
    • Fácil de instalar
    • Sem necessidade de calibração
    • Com automonitoramento de falhas
    • Sem desgaste, sem manutenção
    De pá rotativa
    • Sólidos
    • Para aplicações simples
    • Construção robusta
    • Sem necessidade de calibração
    Optoeletrónico
    • Líquidos
    • Insensível às características do líquido
    • Funciona com pequenas quantidades de produto
    • Sem necessidade de calibração
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