Como monitorar o nível dos tanques de gás liquefeito?

Em um passado não muito distante, monitorar o nível de enchimento de tanques de gás liquefeito utilizando pressão diferencial sempre foi um desafio. Isso ocorreu porque os fabricantes de tanques tiveram que construir seus próprios sistemas de medição para registrar o nível do líquido e a pressão de trabalho do gás. Com os inovadores manômetros diferenciais da série “Cryo Gauge” da WIKA, eles têm uma solução compacta e completa que economiza tempo e dinheiro.

Altas pressões e pressão diferencial muito baixa

Na indústria, mas também em instalações médicas, gases como oxigênio, nitrogênio, argônio, dióxido de carbono e óxido nitroso são fluidos operacionais elementares. Eles são armazenados na forma líquida em tanques. Os manômetros diferenciais são uma solução ideal para monitoramento de nível em tanques fechados. No entanto, a maioria destes instrumentos tem as suas limitações quando se trata do nível em tanques de gás liquefeito. Por um lado, devem ser suficientemente robustos para suportar altas pressões e, por outro lado, devem ser suficientemente sensíveis para indicar uma pressão diferencial muito baixa.

Além disso, os manômetros de pressão diferencial são geralmente limitados a uma faixa de pressão e, portanto, só podem ser calibrados para um gás específico em toda a faixa. A consequência desta limitação é aqui ilustrada pelo exemplo do azoto, do oxigénio e do árgon: o N2 é mais leve que o O2, que é ele próprio mais leve que o Ar. Se os três gases estivessem em tanques do mesmo tamanho e tão cheios quanto os outros, a escala do instrumento de medição indicaria 100% cheio para N2, e apenas 70% e 57% para 'O2 e Ar. Portanto, o fabricante do tanque deve instalar um manômetro diferencial diferente para cada gás. Ou ele deveria usar um manômetro com três escalas de gás, das quais apenas a escala de argônio cobriria toda a faixa de medição.

Indicar mais do que o nível de enchimento dos tanques de gás liquefeito

No caso de tanques de gás liquefeito, não basta saber o nível de enchimento. Os tanques também precisam de um manômetro para indicar a pressão operacional e uma válvula de compensação para zerar o ponto durante os testes de rotina. Antes do “manômetro criogênico” da WIKA aparecer no mercado, os fabricantes de equipamentos para tanques precisavam adquirir medidores de pressão diferencial e de trabalho, válvulas, conexões e tubulações. A partir daí, eles construíram um sistema de medição com diversas conexões (= possíveis pontos de vazamento) e depois testaram sua estanqueidade. No caso do oxigênio, a purificação necessária também entrou em ação.

Um design inovador

O design desta solução técnica é simples mas inovador: Duas câmaras de medição, ⊕ e ⊖, medem a pressão de gases (P1) e líquidos (P2). Uma membrana elástica (1) separa as duas câmaras. A pressão diferencial (P1 menos P2) faz com que o diafragma desvie contra a mola da faixa de medição (2). Este movimento é proporcional à pressão diferencial. Atua sobre um mecanismo de alavanca de baixo atrito (3) na carcaça do indicador (4) para transmitir informações de pressão ao movimento (5). Cruzetas metálicas (6) localizadas em ambos os lados da membrana protegem os instrumentos contra sobrepressão e picos de pressão. As células de medição são fabricadas em liga de cobre (modelos 712.15.100/160) ou aço inoxidável 316 (modelos 732.15.100/160). Outras peças molhadas e a maioria das peças sem contato também são feitas de aço inoxidável resistente à corrosão.

Os manômetros criogênicos oferecem muitas vantagens

Monitorar o nível de enchimento de tanques de gás líquido com células “Cryo Gauge” WIKA tem inúmeras vantagens:

• Design robusto : Os instrumentos de medição são insensíveis a picos de pressão. Eles são protegidos contra sobrepressões de até 50 bar (725 psi) em cada lado. Portanto, um “manômetro criogênico” não sofrerá nenhum dano, mesmo se as faixas de pressão forem excedidas ou se as válvulas forem abertas na direção errada. Os manômetros também possuem uma luz indicadora antiembaçante.
• Ampla faixa de pressões : Apesar de sua robustez, as células “Cryo Gauge” são suficientemente sensíveis para medir pressões muito baixas, até 400 mmH2O (400 milímetros de coluna de água. A faixa de medição está entre 400 mm e 40 m de coluna de água (que corresponde a 40 mbar e 4000 mbar). A maioria dos manômetros diferenciais no mercado têm limites muito mais estreitos.
• Fácil ajuste da escala de medição : Os “medidores criogênicos” permitem que a escala seja ajustada no local sem a necessidade de desmontar todo o conjunto. Para isso, basta retirar o tampão de vedação de borracha, inserir a chave Allen (fornecida) no orifício de acesso, girá-la e recolocar o tampão. Nenhum ajuste do ponto zero é necessário para pequenos ajustes. Isto é particularmente útil em aplicações onde a escala completa indica um tanque cheio, como no armazenamento a granel de dióxido de carbono líquido. Por exemplo: A escala de um tanque de seis toneladas indica 12.000 libras de CO2 líquido. Quando o tanque está cheio, o usuário espera que o manômetro indique esse valor. Apesar do cálculo muito cuidadoso do tanque, muitas variáveis podem afetar o comportamento do gás, resultando em uma leitura que indica que o tanque não está cheio. Com os manômetros Cryo, após encher o tanque, o usuário pode fazer um ajuste final da escala para corresponder ao tanque cheio.

• Design modular : O design modular exclusivo das células “Cryo Gauge” permite a montagem de sistemas de medição individuais com diferentes funções. Começando com a unidade de medição de nível, os usuários podem adicionar um bloco manifold com um manômetro ou até mesmo um sensor para pressão operacional, no local. Outras opções são um sinal de saída integrado de 4 a 20 mA para nível, um transmissor de pressão operacional separado, indicadores de nível integrados, indicadores de pressão operacional e um grande número de suportes de montagem.
• Fácil comissionamento : Os sistemas de medição “Cryo Gauge” podem ser comissionados sem problemas, quase “prontos para uso”. Independentemente das funções integradas, o conjunto compacto possui apenas dois pontos de conexão: um para a fase líquida e outro para a fase gasosa.
• O2 limpo e testado contra vazamentos : Os equipamentos destinados a aplicações de oxigênio devem ser especialmente limpos para remover contaminantes como hidrocarbonetos (óleos), partículas e umidade. A WIKA fornece células “Cryo Gauge” já limpas com O2 para tais aplicações. Isto poupa aos fabricantes de tanques um processo de trabalho. O mesmo vale para testes de vazamento. A WIKA submete cada conjunto a um teste completo de hélio para garantir que não haja vazamentos.
• Equipados para telemetria : Os fornecedores de gás liquefeito são cada vez mais responsáveis pela monitorização do consumo dos seus clientes. Esses serviços remotos melhoram a segurança e a eficiência das entregas. O indicador de nível do manômetro Cryo pode ser equipado com um transmissor de pressão integrado que é conectado à unidade de telemetria. Portanto, não há necessidade de uma fonte de pressão separada para o módulo de transmissão, o que poderia resultar em valores medidos diferentes.

Considerações Finais

A FD CONTROLS é distribuidora oficial da WIKA e pode esta auxiliando com sua equipe de engenheiros. Faça uma consulta com nossos especialistas e visite o nosso site www.equipefd.com.br.