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Instrumentação

• Curso: Eng. Elétrica / Controle e Automação

• Disciplina: Instrumentação

• Professor: Leandro Morais

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Nível Definição de Nível

• É a altura de um determinado conteúdo dentro de um

reservatório.

Nível

Controle de Nível

Objetivos

• Manter o nível em um determinado valor;

• Manter o nível entre dois valores (mínimo e máximo);

• Controlar o nível mínimo;

• Quantidade de volume ou massa.

Nível

Métodos de Medição de Nível

• Direta

• Indireta

Nível

Métodos de Medição de Nível

• Direta

- Utiliza como referência o plano superior da substância

medida.

- Determinação de Nível ou Volume.

- Tipos de Medidores:

- Régua

- Visores de Nível

- Boia ou Flutuadores.

Nível Definição de Nível

• Indireta

- Utiliza outras propriedades físicas para a medição do nível como: pressão, empuxo e condução.

- Tipos de Medidores: - Por Pressão

- Por Empuxo

- Borbulhador

- Capacitivo

- Ultrassom

- Radar

- Eletrodos

- Por Pesagem

- Chaves de nível

Nível Medição Direta de Nível

Tipo: Régua

• Consiste em uma régua graduada a ser introduzida dentro do reservatório onde vai ser medido o nível.

• Leitura direta do comprimento marcado na régua pelo líquido.

• Instrumento simples e de baixo custo.

• Escala pode ser graduada em unidades de comprimento, volume ou massa.


Tipo: Visor de Nível

• Utiliza o princípio dos vasos comunicantes.

• Baixo custo e fácil manutenção.

• Tipos de Visores:

- Tubular

- Vidro Plano

Nível Visor de Nível

Visores de Vidro Tubular

• Recomendados para baixa pressão (até 2 BAR) e temperatura (até 100°C).

• Comprimento máximo: 750 mm.

• Não recomendados para líquidos tóxicos, inflamáveis ou corrosivos.

Visores de Vidro Plano

• Representam 90 % das aplicações em plantas industriais.

• Suportam altas pressões e temperaturas.

• Visor multisseção (100 a 350 mm cada).

• Não recomendados para fluidos viscosos.

Nível

Visor de Nível

Nível

Medição Direta de Nível

Tipo: Flutuador ou Boia

• Utiliza a boia como um flutuador, que ligada a um contrapeso, indica diretamente o nível.

Nível

Medição Direta de Nível


• Existem sistemas que possuem mais de uma boia contendo pequenos ímãs que sensibilizam sensores fixados em níveis (alturas conhecidas).



A escolha do flutuador deve ser feita de acordo com a natureza e a temperatura do líquido que se deseja medir: • Cortiça Impregnada ou de Latão – Resistentes à água, aos

óleos e aos hidrocarbonetos. • Aço Inox – Produtos químicos, resistente à altos níveis de

corrosão. • Quartzo – Atmosferas extremamente agressivas, resistentes à

corrosão e também a choques térmicos. • Material Plástico – Para fluidos onde ocorre grandes variações

de densidade. Não resiste ao calor.

Nível

Medição Indireta de Nível

Por Pressão Diferencial

• Utiliza a pressão da coluna de líquido para medir o nível.

• Transmissor de pressão diferencial do tipo diafragma.

Nível


Por Empuxo

• Princípio de Arquimedes: “Todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de uma força vertical dirigida de baixo para cima igual ao peso do volume do líquido deslocado”

Nível Medição Indireta de Nível

Por Empuxo

• O flutuador sofre o empuxo do nível do líquido.


Borbulhador • Necessita de um suprimento de ar ou gás superior à máxima

pressão hidrostática.

• As variações na pressão do tubo são devido à variação de nível.

Nível


Capacitivo

• Variação da capacitância de acordo com a variação do nível.

• À medida que o nível do líquido varia, a capacitância entre o eletrodo e o fluido varia proporcionalmente.

Nível


Capacitivo

A utilização de dispositivos do tipo capacitivo apresentam as seguintes vantagens:

• Não contém partes móveis.

• Fabricados em formatos simples e robusto.

• Podem ser aplicados com produtos corrosivos.

• Podem operar em altas pressões e temperatura.

• Fáceis de limpar

• Preço relativamente baixo.


Ultrassom

• Técnica do Eco: Emissão e reflexão de ondas.

• O princípio de funcionamento deste método é medir o tempo de eco de um sinal enviado por um transdutor piezoelétrico.

Nível


Ultrassom

Vantagens e desvantagens:

• Inexistência de partes móveis

• Detecção de nível sem contato com o material do processo.

• Presença de espuma, poeira, vapor, névoa, neblina, turbulência do líquido são fatores que alteram o sinal.

Nível


Radar

• O RADAR transmite uma onda

eletromagnética em uma faixa de

frequência de 3 a 30 GHz.

• O tempo de eco do sinal é

relacionado com a distância

percorrida pelo sinal.

Nível


Radar

• O RADAR por frequência modulada transmite um sinal contínuo de frequência variável. Quando o sinal alcança a superfície do material, o mesmo é refletido em direção ao emissor. Ao invés de analisar o tempo de deslocamento, o receptor avalia a diferença de frequência entre o sinal transmitido e o sinal refletido.

Nível


Radar

Uso de antenas:

• Captação em maior quantidade de energia contida no eco refletido.

• Dois Tipos: Parabólica e Corneta ou Cônica

• Podem medir níveis de 0 a 40 m.

• Precisão de 0,01 %.

Nível


Radar

Vantagens:

• Medição de líquidos ou sólidos.

• Funcionamento não é afetado pela presença de gases, vapores, poeira, espuma e alterações no meio como de densidade.

• Ampla faixa de aplicação – baixas e altas temperatura e pressão.

• Fácil acesso e calibração.

• Baixa manutenção.

Nível


Eletrodos ou Condutividade

• A substância fecha contato entre dois ou mais eletrodos.

• Limitada ao número de eletrodos.

Nível


Por pesagem

• Utilizando Células de Carga.

• São estruturas de medição constituídas de dispositivos do tipo strain-gages.

• O peso provoca deformações no tanque ou silo, cujo nível se deseja medir. Esta deformação produz variações no valor das resistências dos strain-gages, as quais são relacionadas com o nível ou peso do tanque ou silo.

Nível


Chaves de Nível

São dispositivos utilizados para atuar em determinados pontos fixos de nível.

Tipos de Chaves:

• Tipo flutuador ou Boia

• Tipo Tandem

• Tipo Pás Rotativas

• Tipo Ultrassônico

Nível


Tipo Flutuador ou Boia

• O acionamento ocorre através da haste do flutuador, fechando ou abrindo um contato, acionando relés ou CLP’s ou outros dispositivos.

Nível


Tipo Tandem

• Trata-se de chaves de nível construídas com mais de um flutuador.

• Flutuadores fixos em uma mesma haste, acionando contatos assim que ocorre a mudança de posição.

Nível


Tipo Pás Rotativas

• Aplicadas, basicamente, para monitoração e controle de nível em silos ou tanques contendo produtos granulados.

• As pás giram, acionadas por um motor, continuamente em baixa rotação . A resistência do material junto às pás produzirá uma força que acionará duas micro chaves. A primeira aciona um alarme e a segunda desliga o motor.

Nível


Tipo Ultrassônico

• O transmissor emite ondas mecânicas ultrassônicas que são detectadas pelo receptor, após a sua propagação ao meio no qual estão imersas.

Nível

Obrigado !

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