Radiometria na indústria: Quando a tecnologia de medição convencional atinge seus limites

A medição radiométrica é um método físico que utiliza as propriedades da radiação gama ao atravessar a matéria. Dependendo da densidade e da espessura do material atravessado, a radiação é atenuada em diferentes intensidades. Essa atenuação pode ser medida com precisão e convertida em dados de processo seguros.
Uma vantagem decisiva: a medição é realizada totalmente pelo lado de fora. Os sensores não entram em contato com o produto processado e medem através de paredes de tubos ou reservatórios. Por isso, a tecnologia de medição radiométrica é especialmente adequada para aplicações exigentes e críticas em termos de segurança.

Um sistema de medição radiométrica é composto essencialmente por três componentes:

• Fonte de radiação
  São utilizados isótopos radioativos encapsulados e de longa vida útil, como césio‑137 ou cobalto‑60. Eles emitem continuamente radiação gama de alta energia. A escolha do isótopo depende da aplicação: enquanto o césio‑137 é adequado para medições de nível e densidade o cobalto‑60, devido à sua energia mais elevada, é empregado principalmente em reservatórios de paredes espessas ou em tubulações de grande diâmetro. 

• Reservatório de proteção contra radiações
  O reservatório de proteção contra radiações VEGASOURCE blinda a fonte de radiação de forma confiável em todas as direções e permite que a radiação saia apenas pelo feixe definido.

• Detector
  O detector é o elemento central da medição radiométrica, pois a radiação gama emitida pela fonte atravessa o produto processado e chega ao detector. A VEGA utiliza o princípio da detecção por cintilação, no qual um cintilador - geralmente um material plástico orgânico (PVT ou PS) ou um cristal como iodeto de sódio (NaI) - converte as partículas gama incidentes em pequenos flashes de luz (cintilações). Esses sinais de luz são então captados por um fotomultiplicador (PMT), amplificados e convertidos em impulsos elétricos. Esses impulsos são contados, motivo pelo qual se fala no princípio do “tubo de contagem”. Quanto mais radiação chega ao detector, maior é o número de impulsos gerados.

O inverso também é verdadeiro: quanto mais denso ou espesso o material atravessado, maior a atenuação da radiação e menor a taxa de contagem medida pelo detector. A partir dessa relação inversa, é possível determinar com precisão grandezas como nível de enchimento, densidade, nível limite, interfaces ou fluxo de massa. A eletrônica de avaliação integrada dos sensores da VEGA converte esses impulsos de contagem em um valor de medição. Os detectores cintiladores da VEGA são considerados padrão para aplicações exigentes devido à sua construção robusta e alta sensibilidade. Para uso em áreas Ex e para geometrias complexas ou grandes faixas de medição, eles estão disponíveis em diferentes formatos e comprimentos.

A tecnologia de medição radiométrica está entre os métodos mais confiáveis da instrumentação de processos industriais. Veja as principais vantagens:

Sem contato, sem desgaste e com baixa necessidade de manutenção
Como nenhum componente elétrico entra em contato com o produto processado, não há desgaste mecânico. Vedações, partes móveis ou fadiga de material causada por esforços químicos ou térmicos desaparecem completamente. A manutenção dos sensores torna‑se muito mais simples, já que eles não exigem limpeza nem recalibração periódica durante a operação.

Detetores radiométricos medem de forma segura e sem contato através de recipientes maciços e de paredes espessas, independentemente de altas temperaturas e pressões de processo.

Seja em temperaturas extremas, flutuações de pressão, vapor, condensado ou incrustações - sensores radiométricos fornecem valores de medição estáveis e reprodutíveis, independentemente das condições ambientais, pois não ocorre reflexão de sinal nem perturbação do campo de medição dentro do processo.

Alta segurança no processo, mesmo com produtos agressivos e tóxicos
Especialmente em produtos altamente agressivos, abrasivos ou tóxicos, a medição sem contato - através das paredes de tubos ou reservatórios e independente do produto - aumenta significativamente a segurança para as pessoas e para o sistema. A tecnologia de medição radiométrica fornece valores de medição confiáveis mesmo em ácidos, solventes ou lamas altamente alcalinas.

Instalação fácil e retrofit flexível
Sem necessidade de modificações e, na maioria dos casos, também sem interrupções do processo, sistemas radiométricos podem ser instalados posteriormente em plantas já existentes. O detector e o reservatório de proteção contra radiações são montados externamente no tubo ou reservatório. A integração aos sistemas de controle existentes é realizada por meio de interfaces analógicas ou digitais. Para isso, a VEGA oferece uma ampla variedade de acessórios de montagem para todos os diâmetros de tubulações ou tipos de reservatório, além de suporte detalhado para dimensionamento e auxílio nos processos de aprovação.

A tecnologia de medição radiométrica é utilizada sempre que métodos de medição convencionais atingem limites físicos, químicos ou mecânicos. Nas aplicações típicas a seguir, fica claro por que a medição radiométrica tornou-se indispensável em muitos setores - seja para garantir a segurança do trabalho, a continuidade do processo ou a qualidade. Enquanto a radiometria contorna as limitações da tecnologia de medição convencional por meio de um princípio de atuação externa e fisicamente independente, os sensores capacitivos, hidrostáticose ópticos necessitam de contato com o produto e sofrem com incrustações, formação de espuma ou química agressiva. Quando há vapor, variações de pressão ou materiais que absorvem muito a radiação, radare ultrassom atingem seus limites.

Detecção de nível limite
Em silos com materiais altamente pulverulentos ou aderentes, sensores radiométricos de nível limitedetectam de forma confiável quando alturas críticas de enchimento são atingidas, seja para evitar sobrecarga ou para acionar automaticamente sinais de start-stop em processos de transporte.

Medição de nível de enchimento
Em reservatórios grandes, pressurizados ou termicamente isolados - como na petroquímica ou em usinas - a medição radiométrica de nível costuma ser a única solução viável. Os detectores fornecem dados de medição precisos ao longo de toda a altura do reservatório, sem interrupção do processo ou necessidade de abrir o reservatório.

Medição de densidade
A medição radiométrica de densidade permite o monitoramento contínuo de líquidos ou suspensões diretamente em tubulações. Entre as aplicações típicas estão a determinação de concentração, a detecção de fases e o controle de qualidade. Com base em parâmetros físicos, a medição de densidadepermite o controle direcionado do processo em reatores ou reservatórios de mistura.

Medição de perfil de densidade e detecção de interface
A criação de um perfil de densidade é possibilitada pela instalação de vários detectores ao longo de um reservatório. Especialmente em produtos multifásicos, isso é vantajoso, pois permite detectar de forma confiável interfacesentre óleo e água ou ou processos de sedimentação em tanques de decantação ou colunas de separação.

Medição de fluxo de massa
Em correias transportadoras ou em transportadores helicoidais, a tecnologia de medição radiométrica permite uma medição de fluxo de massa sem contato - ideal para materiais abrasivos ou quentes, como minério, cimento, carvão ou recicláveis. Enquanto sistemas de pesagem clássicos em transportadores de correia são suscetíveis a falhas e exigem muita manutenção, a solução radiométrica funciona de forma independente da velocidade da correia, do perfil de carga e das influências do ambiente.

Os princípios de medição convencionais são eficientes e econômicos em muitas aplicações. Sob condições extremas, porém, eles chegam aos seus limites. A radiometria, portanto, não se entende como um substituto, mas como um complemento altamente especializada dentro da instrumentação industrial.

Ela possibilita medições em pontos "imensuráveis" e contribui de forma decisiva para a estabilidade do processo, a disponibilidade das instalações e a segurança do trabalho - seja para nível, densidade, limite de nível, interface ou fluxo de massa.

Sob condições extremas, porém, seu funcionamento sem contato com o produto, a independência em relação a ambientes severos e a alta precisão de medição fazem dela um componente indispensável da moderna instrumentação industrial e para operadores de instalações industriais complexas.

Quem enfrenta temperaturas extremas, produtos agressivos ou condições de instalação complexas encontra na tecnologia de medição radiométrica uma solução robusta, segura e economicamente vantajosa a longo prazo.