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A detecção de interface de líquidos imiscíveis em separadores de gravidade é fundamental para a eficiência operacional, melhora o desempenho e evita riscos ambientais. Um sistema versátil de monitoramento por ultrassom foi desenvolvido para detecção de nível em escala reduzida em tanques verticais com vários discos de cerâmica piezoelétrica instalados nas paredes externas. A distância relativa entre o nível do líquido e a altura do eixo acústico de cada par de sensores ultrassônicos diametralmente opostos é obtida com base na amplitude máxima e no tempo de vôo do pulso transmitido. Os sensores foram empregados para detectar a presença de interfaces líquidas a uma distância lateral máxima de 2,5 vezes a dimensão dos sensores aplicados. A amplitude cai nas proximidades da interface devido à interferência entre a recepção direta e o comportamento da interface. A caracterização baseada em experimentos foi realizada e confirmada com simulações usando o método dos elementos finitos.

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Este trabalho apresenta um algoritmo implementado em GPU, para calcular o campo acústico produzido por um transdutor ultrassônico com excitação contínua, emitindo em água. A pressão acústica em um ponto do espaço, na frente do transdutor, é calculada mediante a integral de Rayleigh, a qual utiliza o princípio de Huygens para considerar o campo de pressão como a soma da contribuição de um número infinito de fontes pontuais. Dado que a pressão em cada ponto do espaço pode ser calculada de forma independente, o algoritmo pode ser executado em paralelo, aproveitando a vantagem dos núcleos da GPU. Foi analisado o desempenho do algoritmo proposto realizando alguns testes na faixa de frequência de 0,25 a 5,0 MHz. A superfície de emissão foi discretizada com a finalidade de obter um determinado número de elementos finitos de área. Foi possível validar os campos acústicos simulados usando o valor teórico da pressão ao longo do eixo de simetria do transdutor. Adicionalmente, a análise de desempenho mostrou que a GPU foi 50 vezes mais rápida que a CPU, para os problemas mais demandantes.

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