Muitos clientes se perguntam por que sondas de nível falham devido a incidência de raios, mesmo que eles tenham adquirido uma sonda de nível com proteção integrada contra raios. Entender o funcionamento de proteção contra raios e como os raios afetam as sondas de nível é importante para esclarecer esta questão.
Quando as sondas de nível, ou sensores submersíveis de pressão, foram instaladas em reservatórios de água e lagos pela primeira vez para monitorar nível, a sonda queimou ou foi destruída após uma tempestade ou período de mal tempo. Isto resultou em muita pesquisa no efeito de tempestades sobre a instrumentação em reservatórios e os cabos de sinal da planta.
O verdadeiro significado de proteção contra raios
A primeira coisa para entender é que o efeito de um raio é consideravelmente diferente depende de proximidade o raio atinge o solo ou a instalação. É fácil dizer que nenhuma sonda de nível sobreviverá um contato direto ou muito próximo de um raio, onde muitas vezes o próprio gabinete, incluindo todos eletrônicos, também será incinerado por este incidente direto.
Entretanto, raios que atingem com uma maior distância apenas aumentarão a diferença de potencial, por exemplo, em 1.500 Volts. Se um raio aumenta o potencial elétrico de um reservatório, o sensor de nível poderá ser o caminho mais curto para a tensão e correntes elevadas até o aterramento. A energia assim será dissipada no aterramento através a sonda de nível, assim destruindo ou danificando as partes eletrônicas. Isto também poderá ser o caso quando cabos ao ar livre foram atingidos.
Como funciona proteção contra raios numa sonda de nível?
Sensores podem ser protegidos contra raios através da instalação ou integração de uma proteção contra sobretensão transiente em sondas de nível. Devido à característica de curta duração de pulso de tensão, um componente pode ser embutido ou integrado ao sensor atuando em elevações de potencial de tensão. Se a tensão ultrapassar, por exemplo, 50 Volts, esta proteção contra raios pode criar um curto circuito dos eletrônicos ao terra, permitindo um caminho direto para o pico de tensão e protegendo os eletrônicos até o potencial máximo de tensão especificada.
Geralmente o componente estará operando em um estado não condutivo, mas sofrerá uma mudança de estado na existência de um transiente de tensão, permitindo que o pico de tensão seja direcionado ao terra sem causar danos. Se a conexão ao terra for insuficiente ou nenhuma proteção contra raios estiver integrada na sonda de nível, então as partes eletrônicas receberão toda a energia do pico de tensão e sofrerão falha. Portanto, a proteção somente é eficaz caso exista um aterramento de boa qualidade fornecido pelo usuário.
Em aplicações externas, nas quais as sondas de nível geralmente são utilizadas, a WIKA oferece uma proteção opcional contra raios para sensores de nível. A eletrônica dos sensores estará protegida de picos locais de energia e alta tensão transiente. Proteção contra raios é uma combinação de proteção dentro de instrumento e baixa impedância de aterramento.
Para maiores detalhes, veja nossas sondas de nível WIKA LS-10 e LH-20.
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