Manual hidroflex ii rev1.0

Manual de Instruções
do
HIDROFLEX II
Medição de Nível com Tecnologia Ultra-sônica
Revisão 1.0 – Março 2009

HIDROFLEX II – MANUAL DE INSTRUÇÕES
1. Introdução:
Agradecemos a preferência e lhe parabenizamos pela escolha do Medidor / Controlador de Nível Ultra-sônico
modelo HIDROFLEX II desenvolvido pela MS Instrumentos Industriais Ltda. Nosso objetivo sempre foi produzir
instrumentos precisos, de operação simples e resistentes às condições agressivas dos ambientes industriais.
Com o HIDROFLEX II nosso objetivo foi alcançado. Estamos confiantes na satisfação proporcionada pelo
nosso equipamento e temos a certeza de que este atenderá plenamente às suas necessidades.
Atenção!
Este equipamento contém componentes eletrônicos que podem ser danificados por eletricidade estática.
Procedimento de *manuseio adequado deve ser adotado na manutenção ou substituição dos circuitos
eletrônicos.
* Manuseio adequado - procedimento:
1. Desligar a rede de alimentação elétrica.
2. Usar pulseiras de aterramento para remover, ajustar ou reinstalar os circuitos internos.
3. Os circuitos impressos (cartões) devem ser transportados em embalagens anti-estáticas ou outro embalado
condutivo. Os cartões retirados deverão ser colocados imediatamente em embalagens com proteção anti-estática,
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para armazenagem ou transporte.
Comentários:
Muitos outros equipamentos são sensíveis a descargas eletrostáticas. Os mais modernos desenvolvimentos
eletrônicos utilizam componentes com tecnologia NMOS ou CMOS. Testes comprovaram que pequenas
quantidades de eletricidade estática podem danificar esses componentes. Componentes danificados, mesmo
que aparentem bom funcionamento, apresentarão falhas precocemente.
2. Características:
• Medição de nível de líquidos e sólidos (granulados)
• Não Intrusivo (medição sem contato com o material a ser medido).
• Alimentação elétrica universal e flexível. Pode ser alimentado com CA ou CC.
• Fácil de instalar, comissionar e configurar.
O instrumento consiste de dois elementos:
• Unidade eletrônica (transmissor).
• Sensor (ou transdutor).
O transmissor processa e controla todos os sinais, tanto do
sensor como de saída (4-20 mA e relés).
O sensor fica posicionado no topo do reservatório, com uma
visão clara e desobstruída da superfície do material.
O transmissor e o sensor são conectados por um único cabo e
podem ser instalados a até 500 metros de distância um do
outro.
A Fig.1 apresenta um exemplo de aplicação típica.
Unidade
Eletrônica
Alimentação
Sensor
Fig.1
Tanque
Echo-
!2
!1

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3. Princípio de Operação:
O medidor HIDROFLEX II utiliza o princípio da contagem do tempo de retorno do eco de uma emissão ultra-sônica
para calcular a distância entre a face do transdutor ultra-sônico e o material do processo, sendo,
portanto, capaz de medir o volume ou o nível de líquido de um reservatório.
O sensor é simultaneamente um emissor (alto-falante)
ultra-sônico e um microfone muito sensível.
O sensor emite pulsos ultra-sônicos (30 kHz) e detecta o
retorno desses pulsos (ecos), que são refletidos pela
superfície do material que está sendo medido.
O tempo decorrido entre a emissão e a detecção é
contado, considerando o trajeto entre o sensor e a
superfície do material.
O processador eletrônico conta, com precisão, o tempo
decorrido entre a emissão dos pulsos ultra-sônicos e a
detecção dos ecos.
O sinal refletido (eco) é processado por um software
especialmente desenvolvido para selecionar o sinal correto
e eliminar os ecos espúrios.
Considerando a velocidade de propagação do som no ar e
compensando os efeitos da variação de temperatura, o
instrumento é capaz de calcular a distância entre a face do
sensor e a superfície do material.
Sensor
Sinal
Ultra-sônico
proveniente
do
transdutor
Fig.2
Tanque
Unidade
Eletrônica
!1
Echo-
!2
Sensor
Eco
retornado
da
superfície
do material
ao
Sensor
Fig.3
Tanque
Unidade
Eletrônica
!2
!1
Echo-
O instrumento utiliza um software capaz de efetuar o processamento da distância calculada em conjunto com
as dimensões do reservatório e outros parâmetros do processo, visando determinar a variável de processo.
Podem ser efetuados cálculos de volume em tanques com formatos não lineares e cálculos de taxas de vazão
em calhas abertas, utilizando até 32 pontos de linearização.
A emissão de ondas ultra-sônicas de alta potência, permite perdas mínimas no ambiente onde o sensor estiver
instalado. Devido à alta potência do sinal emitido, qualquer perda tem, de longe, menos efeito no HIDROFLEX
II do que nos tradicionais medidores ultra-sônicos.
Quanto maior a energia transmitida, maior será a energia de retorno. O circuito receptor foi desenvolvido para
identificar e monitorar sinais fracos, mesmo quando os níveis de ruído forem altos.
O sinal é medido com compensação de temperatura, permitindo máxima precisão da medição.

4. Especificações Técnicas:
• Faixa Máxima de Medição : 13,0 m para líquidos; 5 m para sólidos.
• Modos de Medição: Distância; Nível; % de Nível; Volume; Vazão em calha aberta
• Zona Morta: Mínima = 0,35 m; Nominal = 0,40 m, Conservadora = 0,50 m
• Precisão: ± 0,25% da Faixa Máxima.
• Resolução: ± 1 mm
• Temperatura de Operação: -20 ºC a 60 ºC
• Pressão Máxima de Operação: ± 7,5 PSI (± 0,5 BAR)
• Freqüência de Operação: 30 kHz.
• Ângulo do Feixe: 7,5º
• Tensão de Operação: 90 a 265 V AC 50/60 Hz; ou 12 a 30 V CC.
• Consumo de Energia: 10 VA @ 240V AC; 3W @ 24 V CC.
• Saída Analógica: 4 – 20 mA (até 600 ohms com fonte externa de 24 VCC).
• Comunicação Digital: GosHawk (Modbus).
• Cabo de Interligação: 4 condutores, 10m, blindado (BELDEN 3084A).
• Distância Sensor / Transmissor: Até 500 m usando cabo extensor especificado.
• Interface com o Operador: Display LCD alfanumérico, 2 linhas x 12 dígitos e teclado de membrana.
• Relés: 3 x SPDT 230V / 0,5 A, programáveis com ajustes independentes
• Grau de Proteção: Transmissor = IP 65; Sensor = IP 68
• Dimensões: Ver desenho dimensional páginas 5-8
• Entradas de Cabos: 5 furos tamponados (4 x M20 + 1 x M16).
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5. Dimensões:
SENSOR SIMPLES:
ROSCA 1” BSP
SENSOR COM FLANGE:
75mm
ROSCA 3” BSP
202mm
ROSCA M75
150mm

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SENSOR COM CONE E FLANGE:
A = 100mm
B = 290mm
C = 490mm
A = 191mm
B = 228mm
C = 150mm
D = 18mm

FRENTE
4 x M20 1 x M16
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TRÁS
LATERAL
- 8 -

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6. Instalações Típicas:
MEDIÇÃO DE NÍVEL EM
SÓLIDOS GRANULARES
MEDIÇÃO DE NÍVEL EM
LIQUIDOS

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7. Procedimentos de Instalação:
7.1. Transmissor
Selecionar uma posição de montagem adequada, onde não esteja exposto à luz solar direta. Se necessário
usar uma cobertura ou anteparo.
Observar os limites de temperatura (-20 ºC a 60 ºC).
Não instalar próximo de emissores de E.M.F. como cabos de potência, demarradores ou SCR, variadores
de velocidade, etc.
Evitar montar em locais com forte vibração como corrimão e planta rotativa.
Usar amortecedores de borracha em locais com vibração fraca.
Remover o circuito eletrônico para perfurar as entradas de cabos.
7.2. Zona Morta
A Zona Morta mínima é de 0,35 m, se possível usar distância conservativa (0,5 m) e aumentar tal distância
em 50% se houver espuma, poeira, vapores ou condensação.
Se a montagem for com flange, use arruelas de borracha. Não apertar excessivamente.
Quando usar cone focalizador, o mesmo deverá avançar pelo menos 50 mm (2”)para dentro do vaso.
Se o sensor precisar ser montado acima do teto, use um tubo ou pescoço adequado.
O bom senso deve ser aplicado ao selecionar a posição de montagem. Uma linha de visão direta e clara,
entre o sensor e o fundo do vaso, deve ser preferida.
7.3. Sensor (Transdutor)
O PASSO MAIS IMPORTANTE é a seleção da posição adequada para montar o sensor. Leia atentamente
os procedimentos de instalação e contate a MS Instrumentos se tiver qualquer dúvida ou pergunta.
A face do sensor deve ficar distante pelo menos 0,35 m do ponto mais alto de medição
Onde for possível usar distância conservativa (0,5 m) e aumentar tal distância em 50% se houver espuma,
poeira, vapores ou condensação.
7.4. Monitoração de Sólidos
Em geral, a montagem do sensor pode ser determinada medindo a distância da entrada de produto até à
parede do vaso e montar o sensor a um terço dessa distância à parede (ver desenho).
7.5. Monitoração de Líquidos
Montar o sensor em posição perpendicular à superfície do líquido e longe da entrada de material. Evite
montar próximo de escadas, agitadores, anteparos, etc.

POSICIONAMENTO DO SENSOR
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8. Montagem:
8.1. Montagem do Sensor
TANQUE
ENTRADA
DE
MATERIAL
MONTAGEM EM PESCOÇO
50mm MINIMO
DENTRO DO TANQUE
MONTAR
LONGE DE
ESTRUTURAS
INTERNAS
MONTAR
AFASTADO DA
ENTRADA DE
MATERIAL
A = CORRETO
B = INCORRETO

RESPEITAR A ÁREA CEGA
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A = CORRETO
B = INCORRETO
ÁREA CEGA
8.2. Diagramas de Interligação
SENSOR

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9. Parametrização:
Toda a parametrização pode ser feita via as 4 (quatro) teclas do transmissor.
(A) Ao teclar e manter pressionada interrompe a operação normal e habilita o modo
parametrização.
Habilita o modo “Editar” para alterar os parâmetros gravados.
(B) Ao teclar simplesmente grava o parâmetro editado.
(A) Incrementa uma unidade ao parâmetro selecionado com o modo “Editar” habilitado.
(B) Navega pelos parâmetros com o modo “Editar” não habilitado.
(A) Diminui uma unidade ao parâmetro selecionado com o modo “Editar” habilitado.
(B) Navega pelos parâmetros com o modo “Editar” não habilitado.
(A) Usado somente quando a calibração está terminada.
(B) Armazena na memória a parametrização feita e retorna para operação normal.

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9.1. Árvore de Parametrização
SENHA 0
SENHA 0
SENHA 195
Teclar duas vezes consecutivas a tecla RUN para retornar ao modo de operação.

(1) Vá ao submenu Quickset e entre com os parâmetros desejados.
(2) Em seguida tecle duas vezes RUN e o display mostrará
Ao teclar os botões no modo operação, você navegará pelos diagnósticos do equipamento.
Exemplo: Distância da superfície ao sensor em metros.
Distância do eco em metros. Ex: 4.2
Tamanho do Eco em Volts. Ex: 1.07
Ganho aplicado na distância do Eco encontrado. Ex: 28.3%
Recover aplicado na distância do Eco encontrado. Ex: 3.1%
Ruído. Ex: 1.9%
Temperatura. Ex: 56.3°C
Distância ao sensor da fronteira superior da janela em metros. Ex:
3.9
Distância ao sensor da fronteira inferior da janela em metros. Ex:
4.5
Normal se o equipamento está trabalhando corretamente
Recover se algum percentual de Recover está sendo aplicado
Failed se há alguma falha.
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9.2. Menu Quickset
Para acessar o submenu Quickset, é necessário teclar e manter pressionada a tecla até aparecer “Unlock
0” (SENHA). Então utilize as teclas para selecionar o código de acesso. O default é 0 (ver códigos de
acesso na página 14).
Ao selecionar a senha de acesso, tecle novamente e, ao selecionar a opção Quickset através das teclas
, tecle novamente para entrar nesse submenu.
UNITS (Unidade) – Permite ao usuário escolher a unidade de engenharia a ser utilizada no display da Unidade
Eletrônica. As opções são: centímetros, metros, pés, polegadas.
LOW LEVEL (Nível baixo) – É a distância da face do sensor ao nível baixo. Corresponde ao 4mA.
HIGH LEVEL (Nível alto) – É a distância da face do sensor ao nível alto. Corresponde ao 20mA.
FAIL TIME (Tempo de falha) – É o tempo contado após o equipamento entrar em falha para ser enviado o sinal
de falha correspondente.
FAILSAFE (Parâmetro de Falha) – Após o tempo contado (parâmetro FAIL TIME), o usuário pode selecionar o
sinal mais conveniente para indicação de falha. Os sinais disponíveis para caracterizar falha são: <4mA, 4mA,
20mA, >20mA ou LAST KNOWN (última leitura do equipamento).
APPLICATION TYPE (Tipo de aplicação) – Este parâmetro é fixo. Somente medição de líquidos.
FILL RATE/EMP RATE (Taxa de enchimento/esvaziamento) – Esse parâmetro permite ao usuário programar a
taxa de variação de nível para que o instrumento tenha resposta mais rápida ou mais lenta em função da
aplicação.
DISPLAY – Permite ao usuário selecionar a forma de medição que será mostrada no Display entre as opções:
Space (distância), Material (nível), % Material (% nível), Flow (vazão).
FLOW (vazão) – Abre a árvore de calibração de vazão
FLOW UNITS (unidades de vazão) – Liters (litros), cubic feet (pé cúbico), cubic meter (metro cúbico).
FLOW EXP (expoente de vazão) – É o expoente da calha.
FLOW MAX (vazão máxima) – É a vazão máxima da calha.
LO CUT OF (limite inferior de vazão) – É o valor de lâmina d´água considerado desprezível. Qualquer nível
d´água inferior a esse valor programado resultará na indicação de 4mA.

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CONTINUA

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9.3. TX Setup
GAIN (Ganho) – Esse valor é selecionável e representa o Ganho inicial que será aplicado para medição de
nível em operação normal. O valor definido nesse parâmetro será aplicado após a distância definida pelo
parâmetro DIST STEP (distância do passo) da face do sensor. O Parâmetro DIST STEP será descrito em
seguida.
DIST STEP (distância do passo) – É o parâmetro que define a distância em metros da face do sensor na qual o
ganho máximo definido pelo parâmetro GAIN STEP atuará. O parâmetro GAIN STEP será descrito em seguida.
GAIN STEP (passo de ganho) – Esse parâmetro define o valor máximo de ganho % aplicado pela unidade
eletrônica dentro da distância definida no parâmetro DIST STEP (distância do passo) até a face do sensor.
THLD (Threshold) – É o parâmetro que define em Volts o valor mínimo de eco a ser considerado pela
eletrônica. Ecos menores que esse valor serão desconsiderados e tratados como ruído.
BLANKING (Área cega) – É a área cega do equipamento.
EMPT DIST (Distância Vazia) – Diferente do Nível baixo, esse parâmetro define a distância máxima a qual a
eletrônica deve reconhecer um eco.
VELOCITY (Velocidade) – É o parâmetro que compensa a velocidade do som caso a medição seja num meio
diferente do ar. Multiplica-se essa velocidade pela constante aqui definida. O valor default é 1.

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9.4. Output Adjustment
Fill damp (Damping de enchimento) – Esse parâmetro permite alterar o damping de enchimento.
Empty damp (Damping de esvaziamento) – Esse parâmetro permite alterar o damping de esvaziamento.
4mA Adj (Ajuste do 4mA) – Nesse parâmetro o usuário pode ajustar a saída de 4mA com o auxilio de um
multímetro calibrado.
20mA Adj (Ajuste do 20mA) – Nesse parâmetro o usuário pode ajustar a saída de 20mA com o auxilio de um
multímetro calibrado.
Analog (Saída analógica) – Aqui o usuário pode selecionar como se dará a saída de 4-20mA. Ex: 4-20mA/20-
4mA.
Simulate (Simulação) – Esse parâmetro permite a simulação do nível para testar a saída de 4-20mA e a
atuação dos relés.
Relays (Relés) – É o parâmetro que programa os relés. Os mesmos podem estar desligados (OFF), podem
atuar como relés de falha (FS) ou atuar normalmente dentro dos set points definidos pelo usuário.

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9.5. Tracking
Recov Max (Recover Máximo) – Parâmetro que define o limite máximo de Recover (ganho extra) a ser
utilizado.
Window (janela) – Parâmetro que determina o tamanho da janela que focará o eco. Somente os ecos
localizados dentro da janela são considerados válidos.
Wind Fwd (Abertura da Janela para frente) – Parâmetro que estabelece o quanto a janela se deslocará para
frente caso o eco saia da janela.

Wind Back (Abertura da janela para trás) – Parâmetro que estabelece o quanto a janela se deslocará para trás
caso o eco saia da janela.
Confirm (Confirmação) – É o número mínimo de ecos que deve proceder de dentro da janela para que seja
considerado eco válido.
Hold (Tempo de espera) – É o tempo contado para se iniciar a abertura da janela caso não haja um número
mínimo de ecos na mesma. O número mínimo de ecos é definido no parâmetro Confirm.
Tx Charge (Carga) – É a tensão fornecida ao sensor para que o mesmo emita os pulsos. Não deve ser
alterado.
Em caso de dúvidas, a MS Instrumentos deverá ser contatada.
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