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Prof. Afrânio Ornelas Ruas Vilela

Instrumentação Eletroeletrônica

Medição de Nível

Instrumentação Eletroeletrônica 2

Na indústria se requer medições tanto de nível de líquidos como de sólidos. Para facilitar a compreensão costuma-se definir nível, como sendo a altura do conteúdo de um reservatório, que poderá ser um líquido ou um sólido.

O nível é uma variável importante na indústria não somente para a operação do próprio processo, mas também para fins de cálculo de custo:

• Avaliar o volume estocado de materiais em tanques.

• Balanço de materiais de processos contínuos onde existam volumes líquidos ou sólidos de acumulação temporária, reações, mistura, etc.

Medição de Nível


Medida do nível de um reservatório contendo líquido ou sólido, é efetuada a fim de manter esta variável em um valor fixo ou entre dois valores determinados, ou ainda para determinar a quantidade (volume ou massa) do fluido em questão.

Existem dois métodos de medição que são usados nos processos em geral.

a) Método de Medição Direta: É a medição que se faz tendo como referência a posição do plano superior da substância medida.

b) Método da Medição Indireta: É o tipo de medição que se faz para determinar o nível em função de uma segunda variável.

Medição de Nível por Medição Direta


MEDIDOR DE NÍVEL TIPO RÉGUA OU GABARITO.

Consiste em uma régua graduada quetem o comprimento conveniente, paraser introduzido dentro do reservatórioonde vai ser medido o nível. Adeterminação do nível se efetuaráatravés da leitura direta docomprimento marcado na régua, pelolíquido. São instrumentos simples e debaixo custo permitindo medidasinstantâneas. A graduação da réguadeve ser feita a uma temperatura dereferência, podendo estar graduada emunidades de comprimento, volume ouMassa.



MEDIDOR DE NÍVEL TIPO VISOR DE NÍVEL.

Aplica-se nestes instrumentos oprincípio dos vasos comunicantes. Umtubo transparente é colocado a partirda base do reservatório até o seu pontomais alto, permitindo a leitura precisado nível do líquido.

Os visores são aplicados quase natotalidade dos casos de monitoraçãolocal do nível, devido ao seu baixocusto em comparação com outros tiposde instrumentos, a não ser em casosonde a pressão e temperatura sejamexcessivas e impeçam a sua utilização.




Tipo de visores:

1. tubular

2. vidro plano,

3. flutuadores




1. Visores de Vidro Tubular

Estes visores são normalmentefabricados com tubos de vidro retoscom paredes de espessuras adequada acada aplicação. O comprimento e odiâmetro do tubo irão depender dascondições a que estará submetido ovisor, porém convêm observar que osmesmos não suportam altas pressões etemperaturas.




1. Visores de Vidro Tubular

Recomenda-se que o comprimentodo tubo não exceda os 750 mm. Casoseja necessário cobrir faixas devariação de nível maiores,recomenda-se usar dois ou maisvisores com sobreposição de faixasvisíveis.




2. Visores de Vidro Plano

São compostos de um ou váriosmódulos onde se fixam barras planasseção de vidro. Estes módulos sãonhecidos como seções dos visores.



MEDIDOR DE NÍVEL COM FLUTUADOR.

1. Com flutuador interno

Neste medidor de nível, dispositivoesférico é colocado a flutuar notanque, e seu movimento vertical éconvertido pela alavanca emmovimento rotativo para umindicador externo.




2. Com flutuador externo

Neste medidor o flutuador écolocado em uma câmara montadado lado de fora do tanque. Conformevaria o nível do flutuadormovimenta-se verticalmente. Estepor sua vez transmite esta variaçãoao elemento indicador através de umsistema de alavancas.




3. Com flutuador livre

Medidor de nível tipo flutuador livreindica a variação do nível do líquidoatravés do movimento ascendente edescendente do flutuador ligado pormeio de uma fita metálica oucorrente a um peso.

Medição de Nível por Medição Indireta


É o tipo de medição indiretamente que se faz para determinar o nível em função de grandezas físicas como:

• Pressão

• Empuxo

• Atenuação da radiação

• Mudança de capacitância

• Etc.



MEDIDOR DE NÍVEL POR PRESSÃO DIFERENCIAL.

Estes instrumentos medem diferenciais de pressão que sãoprovocados pela coluna líquida cujo nível se deseja medir. Umacoluna vertical de fluido exerce uma pressão devido ao peso dacoluna. A relação entre a altura da coluna, e a pressão do fluido naparte inferior da coluna é constante para qualquer fluidoespecífico (densidade), independentemente da largura ou formado reservatório




O nível do líquido é proporcional à pressão no fundo do tanque.Medidor de nível por Pressão hidrostática Se colocam medidoresde pressão para medir a pressão do recipiente e a pressão nofundo do recipiente:

𝑃(𝑓𝑢𝑛𝑑𝑜) − 𝑃(𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓í𝑐𝑖𝑒) = 𝜌. 𝑔. ℎ




a) Em tanque aberto:




b) Em tanque fechado:




Supressão de zero: Podemos ter casos em que nãonecessariamente o transmissor tenha que ficar ao nível do fundodo tanque porém, um pouco deslocado para uma altura abaixo dofundo deste.




Uso do pote de selagem: dependendo do tipo de fluido que sedeseja medir, é conveniente o uso de potes de selagem. Porexemplo se o fluido do processo for corrosivo ao dispositivo demedição.




Exemplo: Calcule a pressão manométrica para o tanque em 0% e100% do seu nível máximo. Lembrando que na figura d=pg (pesoespecífico).




Exemplo: Calcule a pressão diferencial para o tanque em 0% e100% do seu nível máximo. Lembrando que na figura d=pg (pesoespecífico). Lembre-se do uso da selagem.



MEDIDOR DE NÍVEL TIPO BORBULHADOR.

Neste tipo de medição, um tubo é inserido no líquido em um vaso.Uma das pontas devidamente preparada é submersa no líquidocujo nível se deseja medir e através da ponta superior é fornecidoar ou gás inerte permanentemente. O princípio no qual se baseiaeste tipo de medição é que será necessário uma pressão de arigual à coluna líquida existente no vaso, para que o ar vença esteobstáculo e consiga escapar pela extremidade inferior do tubo.



MEDIDOR DE NÍVEL TIPO BORBULHADOR.

Na medição é necessário que se possa saber se a pressão exercidapela coluna de líquido está sendo vencida ou não, e isto se tornapossível com o escape das bolhas de ar pela ponta imersa no tubo.Isto representa um pequeno valor adicional na pressão de ar,desprezível, desde que o borbulhamento não seja intenso. Amedida se faz através de um instrumento receptor que pode serum manômetro ou qualquer outro instrumento transmissor depressão.



MEDIDOR DE NÍVEL TIPO CAPACITIVO.

O medidor por capacitância consiste de uma sonda verticalinserida no vaso no qual se deseja monitorar o nível. A sonda podeser isolada ou não e serve como uma das placas do capacitor. Aoutra placa é formada pelas paredes do vaso e o fluido comporta-se como dielétrico.



MEDIDOR DE NÍVEL TIPO ULTRASSOM.

Baseia-se na emissão de pulsosultrassônicos de alta frequência por umsensor instalado no tanque/silo que sãorefletidos pelo material que está sendomonitorado. O sensor utiliza cristaispiezoeléctricos de alto desempenho paragerar curtos impulsos de ultrassom, naforma de ondas sonoras. Estes pulsos sãodirecionados para um alvo específico, deonde é refletida de volta ao transdutorque atua como transmissor / receptor.

Através do tempo de transito, calcula-se onível.



MEDIDOR DE NÍVEL TIPO ULTRASSOM.

Medição do nível de radiação utiliza umafonte que contém algum tipo de materialradioativo localizado sobre um lado dorecipiente enquanto doutro lado contémo detector eletrônico.

A radiação gama tem transmissibilidademuito menor através do material que oar, assim atenuação indica a sua presençaentre a fonte e o detector.

O conjunto é constituído por uma fonteradioativa que emite radiação e umdetector que detecta a radiação atenuadae converte-o em uma percentagem denível real



CÉLULA DE CARGA.

A medição de nível por pesagem consiste basicamente na instalaçãode células de cargas nas bases de sustentação do silo cujo nível sedeseja medir. Célula de carga é um sensor constituído por fitasextensiométricas (STRAIN-GAUGES) fixados adequadamente em umbloco de aço especial com dimensões calculadas para apresentaruma deformação elástica e linear quando submetido a uma força.Essa deformação é detectada pelas fitas extensiométricas através davariação de sua resistência elétrica.



CÉLULA DE CARGA.

Conhecendo o material que está sendo pesado, ou seja,conhecendo a sua densidade, encontramos o volume. Sabendo ovolume, achamos o nível.

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