O TQ432 é um transdutor de proximidade à prova de pressão especialmente projetado pela VM para ambientes de alta pressão, servindo como um componente importante do sistema de medição de proximidade TQ 422 e TQ 432 / EA 402 / IQS 452. Assim como o TQ422, este sensor opera com base no princípio de correntes parasitas, permitindo a medição sem contato de deslocamento relativo ou vibração de componentes móveis de máquinas. Seu design exclusivo permite suportar pressões de até 100 bar, tornando-o particularmente adequado para aplicações de medição que exigem montagem reversa em ambientes submersos, como bombas submersíveis, turbinas hidráulicas (por exemplo, turbinas Kaplan e Francis) e outras aplicações de alta pressão.
O transdutor TQ432 forma um sistema de medição de proximidade completo e calibrado quando combinado com um condicionador de sinal IQS 452 correspondente e um cabo de extensão EA 402 opcional. Todos os componentes deste sistema são intercambiáveis, garantindo flexibilidade operacional e conveniência de manutenção.
O TQ432 e o TQ422 são transdutores de proximidade funcionalmente idênticos. As principais diferenças estão no método de montagem e na configuração de proteção:
TQ422: Projetado para montagem frontal. Sua sonda possui uma tampa de proteção BOA (aproximadamente 0,6 mm de espessura) na frente, o que causa um deslocamento inerente de -2,4 V na saída de tensão. Está diretamente exposto ao meio de alta pressão.
TQ432: Projetado para montagem reversa. Geralmente é instalado no lado oposto do vaso de pressão, o que significa que a ponta da sonda não fica diretamente exposta ao meio de alta pressão e, portanto, não requer uma tampa de proteção BOA, resultando em um sinal de saída começando em 0 sem deslocamento.
Principais recursos e características
1. Design de aplicação de alta pressão
A sonda do sensor é fabricada em material PEEK (polieteretercetona), capaz de suportar diretamente pressões de fluido de até 100 bar.
O corpo do transdutor é construído em aço inoxidável (1.4435), oferecendo excelente resistência mecânica e resistência à corrosão.
2. Medição sem contato
Opera com base no princípio das correntes parasitas, não exigindo contato físico com o alvo (normalmente um eixo de metal), evitando assim o desgaste e permitindo medições confiáveis de longo prazo sem atrito.
3. Adequação para atmosferas explosivas
4. Projeto de montagem reversa
Projetado especificamente para aplicações de montagem reversa, normalmente instaladas no lado oposto do vaso de pressão.
A ponta da sonda não fica diretamente exposta a meios de alta pressão e, portanto, não requer uma tampa de proteção BOA.
Este projeto resulta em um sinal de saída sem deslocamento inerente, simplificando o processamento de sinal e os procedimentos de calibração.
5. Solução completa do sistema
Emparelhado com o condicionador de sinal IQS 452 para fornecer saída de tensão ou corrente:
Saída de tensão (3 fios): Sensibilidade 4 mV/μm, faixa dinâmica de 0 V a -16 V (sem deslocamento).
Saída de corrente (2 fios): Sensibilidade 1,25 μA/μm, faixa dinâmica de 4 mA a 20 mA (usada com unidade de isolamento GSI 124).
Pode ser usado com cabos de extensão EA 402 para ampliar a distância de medição, formando um sistema completo de 5 ou 10 metros.
6. Adaptabilidade Ambiental
Ampla faixa de temperatura operacional: Corpo do transdutor de -25°C a +140°C (desvio <5%); o cabo pode suportar -100°C a +200°C.
Alta classificação de proteção: IP68 (IEC 529 / DIN 40050), proporcionando proteção completa contra poeira e capacidade para operação submersa de longo prazo.
Excelente resistência à vibração: Pode suportar vibrações de 2 g na faixa de frequência de 10 Hz a 500 Hz.
7. Configuração de proteção opcional
Oferece opção de bainha trançada de aço inoxidável BOA (Braided Outer Armour), fornecendo proteção mecânica adicional para o cabo coaxial integral do transdutor, aumentando a resistência ao esmagamento e à abrasão.
Com bainha BOA, a resistência à pressão do conjunto transdutor/cabo aumenta para 10 bar (1 bar sem BOA).
Princípio de funcionamento detalhado
O transdutor de proximidade TQ432 opera com base no princípio de correntes parasitas, uma tecnologia de indução eletromagnética amplamente utilizada para deslocamento sem contato e medição de vibração. As seções a seguir detalham seu mecanismo de funcionamento, composição do sistema e fluxo de sinal.
1. Princípio Físico Básico: Efeito da Corrente Parasita
Quando um condutor de metal é colocado em um campo magnético variável ou se move em relação a um campo magnético, de acordo com a lei de indução eletromagnética de Faraday, correntes de circuito fechado, conhecidas como correntes parasitas, são induzidas dentro do condutor. A força, distribuição e fase dessas correntes parasitas dependem de vários fatores:
A distância entre a bobina e o condutor: Este é o parâmetro alvo para medição.
A condutividade elétrica (σ) e a permeabilidade magnética (μ) do condutor.
A frequência (f) do campo magnético excitante.
A forma geométrica do condutor.
O núcleo do sensor TQ432 é uma bobina enrolada com precisão encapsulada dentro do material PEEK na ponta da sonda. PEEK é um plástico de engenharia de alto desempenho conhecido por sua excelente resistência mecânica, resistência química e baixa absorção de umidade. Crucialmente, apresenta perda dielétrica muito baixa e boas propriedades de transmissão de ondas em campos eletromagnéticos de alta frequência, garantindo que não interfira com o campo magnético gerado pela bobina.
2. Fluxo de trabalho do sistema
O fluxo de trabalho operacional de todo o sistema de medição de proximidade é um processo de circuito fechado de 'transmissão-indução-demodulação-saída':
Geração e transmissão de sinais de alta frequência:
O condicionador de sinal IQS 452 emparelhado contém um oscilador de alta frequência (HF) e circuito de modulação/demodulação.
O condicionador fornece uma corrente de excitação CA de alta frequência à bobina do transdutor TQ432 por meio de um cabo coaxial.
Geração de campo eletromagnético e indução de correntes parasitas:
A corrente alternada que passa pela bobina gera um campo magnético alternado de alta frequência ao seu redor.
Quando este campo magnético penetra na ponta da sonda PEEK e atua na superfície de um alvo metálico próximo (por exemplo, um eixo de máquina), correntes parasitas são induzidas na camada superficial do alvo.
Detecção de alteração de impedância:
As próprias correntes parasitas induzidas geram um campo magnético. De acordo com a lei de Lenz, este campo magnético se opõe ao campo original da bobina, enfraquecendo assim o campo magnético da bobina original.
Este efeito de “enfraquecimento” se manifesta como uma mudança na impedância equivalente da bobina do sensor. A impedância da bobina (Z), uma combinação de resistência (R) e reatância indutiva (ωL), muda de forma sensível e regular com variações no intervalo entre a bobina e o alvo.
Diminuição da lacuna -> Efeito de corrente parasita mais forte -> Maior mudança na impedância da bobina.
Gap crescente -> Efeito de corrente parasita mais fraco -> Menor mudança na impedância da bobina.
Demodulação e Processamento de Sinal:
O condicionador de sinal IQS 452 monitora continuamente as alterações na impedância da bobina do sensor.
O circuito de demodulação interno converte (desmodula) essa mudança de impedância de alta frequência em uma tensão CC linear ou sinal de corrente proporcional ao intervalo.
Como o TQ432 não possui tampa de proteção BOA, seu sinal de saída começa em 0 V (ou 4 mA) e mantém uma relação linear com o gap, simplificando o procedimento de processamento do sinal.
Saída e calibração:
O sistema é calibrado de fábrica a +23°C ±5°C usando um material alvo específico (aço VCL 140, 1.7225).
A saída final é um sinal altamente linear à distância:
3. Características do Sistema e Compensação
Compensação de temperatura: O sistema incorpora compensação de temperatura para minimizar o impacto das variações da temperatura ambiente na precisão da medição, garantindo que o desvio permaneça abaixo de 5% em toda a ampla faixa de temperatura de -25°C a +140°C.
Ajuste do comprimento do cabo (corte elétrico): Devido aos parâmetros distribuídos (capacitância, indutância) do cabo coaxial que afetam a transmissão do sinal de alta frequência, o sistema tem requisitos mínimos para o comprimento total do cabo (TSL - Comprimento total do sistema, ou seja, cabo integral do transdutor + comprimento do cabo de extensão EA402) (sistema de 5m ≥4,4m, sistema de 10m ≥8,8m) para garantir o desempenho ideal do sistema e a intercambialidade do transdutor.
Requisitos do material alvo: A sensibilidade e a linearidade do sensor estão relacionadas à condutividade elétrica e à permeabilidade magnética do material alvo. A calibração padrão é baseada no aço VCL 140. Se o material alvo for diferente, uma amostra deverá ser fornecida para calibração especial.
Áreas de aplicação
Grupos Geradores Hidrelétricos: Medição de deslocamento relativo, vibração e desvio de eixos em diversas turbinas hidráulicas como Francis e Kaplan, especialmente adequado para posições que requerem montagem reversa.
Bombas Submersíveis: Monitoramento das condições dinâmicas de operação dos eixos das bombas em ambientes subaquáticos de alta pressão.
Máquinas Rotativas Industriais: Deslocamento de eixo e monitoramento de vibração para equipamentos críticos, como compressores, turbinas a gás e turbinas a vapor.
Qualquer aplicação que exija medição de deslocamento sem contato em ambientes de alta pressão, perigosos (explosivos) ou imersos em líquidos, especialmente aqueles que exigem montagem reversa ou onde se deseja evitar desvio de sinal.
