medição de nivel presentação

8/18/2019 Medição de Nivel Presentação

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INSTRUMENTAÇÃO

Medidores de nível

Fabiano ManicaMarco Aurélio Zulian


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CONCEITOSMedição : A medição é o ato de comparar umaquantidade com a sua respectiva unidade com o

fim de averiguar quantas vezes a segunda é

maior ou menor que a primeira.

Nível: É a altura do conteúdo de um reservatório

ou tanque de armazenamento, através do qualtorna-se possível basicamente avaliar o volume

estocado de produto.


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A medição do nível é bastante importante para amaioria dos processosindustriais, nomeadamente para processos

relacionados com:

A proteção ambiental Com a segurança de uma fábrica Com a qualidade dos produtos


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Requer técnicas avançadas

O nível é uma variável muito importante

A medição pode variar (Simples ou complexas)

MEDIÇÃO DE NÍVEL


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Praticamente todas as industrias requeremmedições de nível tanto de líquidos como de

sólidos.


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Medição DiretaÉ a medição que se faz tendo como referência a

posição do plano superior da substância medida.

Medição IndiretaÉ o tipo de medição que se faz para determinar o

nível em função de uma segunda variável.

Medição DescontinuaÉ o tipo de medição na qual tem-se apenas a

indicação quando o nível atinge certos pontosespecificados, como por exemplo, condições de alarmesde nível alto ou baixo.


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Na prática a preferência é pelarealização de medições diretas, pois o

peso específico do líquido varia com otempo e consequentemente seu nível, ealém disso se a medição direta for feita de

maneira correta, tem um menor erro

associado.


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• Régua ou Gabaritos

•

Visores de nível ou visores de vidro• Bóia ou flutuador.

TIPOS DE MEDIDORES DIRETOS


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Para os três tipos de medidores de nível direto, énecessário que se conheça as dimensões doreservatório, pois a graduação será feita com

base no volume do mesmo.

O volume depende da área da base e da altura do

reservatório, para que seja feita a graduaçãodos medidores.


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• RÉGUA GRADUADA

Comprimento conveniente, para o reservatório.

A leitura e feita diretamente na régua.


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• RÉGUA GRADUADA

E um equipamento de baixo custo

Pode ter erros devido a dilataçãoErros devido inclinação

A graduação deve ser feita com a

régua em uma temperaturapróxima a do liquido a ser medido.


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VISORES DE NIVEL (tubo de vidro)

Um tubo transparente é colocado a partir dabase do reservatório até o seu ponto mais alto.

São de baixo custo

Fácil leitura

Também depende a área e altura


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TIPOS DE VISORES

• tubular,

•

vidro plano,• magnéticos

• especiais (uso em caldeiras)


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• TUBULAR

Geralmente é feito de tubo de vidro, comcomprimento e espessura de parede de acordocom seu uso.

Baixas pressões.Baixas temperaturas.

Não usado para tóxicos e corrosivos.

Comprimento não deve ser superior a 750mm.


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Caso necessáriograduação maior que

750mm, utiliza-sesobreposição detubos.


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• VIDRO PLANO

Atualmente, os visores planos representam cercade 90% das aplicações de visores de nível.

São compostos de um ou vários módulos onde se

fixam barras planas


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• MAGNÉTICOS

Os transmissores de nível tipo boia magnéticasão instrumentos projetados para forneceremindicação do nível de forma contínua, precisa e

econômica, para líquidos mesmo incrustantes oucontaminados.


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Princípio de Funcionamento:

A indicação contínua de nível é obtida atravésde um sensor linear (utilizando-se de sensoresmagnéticos), e resistores de precisão

hermeticamente selados no interior da haste.


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Uma boia magnética desloca-se

pela haste, aciona os sensores,

causando uma variação de

resistência elétrica que é

processada pela unidade

eletrônica e convertida

em sinal de 4 a 20mA.


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• COM FLUTUADOR

A maioria dos detectores de tipo flutuante utiliza oprincípio da perda de peso, de um corpoflutuante para indicar o nível do fluido.

O flutuador e mais leve do que o fluido,com issofica sempre na parte superior indicando assim onível.


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Vantagens

• Técnicas simples e comprovada

• Altura do tanque ilimitado

• Uma melhor precisão (dependendo do tipo)

• Baixo custo capital e de manutenção

Desvantagens

• Sujeitos ao desgaste, a corrosão, falhamecânica

• Ficar travado devido ao entupimento.


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Medidores de nível de forma

indireta


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MEDIDORES DE NÍVEL POR

MEDIÇÃO INDIRETA

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MEDIDOR DE NÍVEL TIPO DESLOCADOR (DISPLACER)

• Este medidor de nível é provido deum detector que utiliza o princípio de

Arquimedes do empuxo.

• O deslocador comumente utilizadocomo sensor de transmissores denível tem a forma de um cilindro oco.No interior do cilindro, se necessário,

são depositados contrapesosgranulados, a fim de ajustar o pesodo deslocador. Uma vez que oempuxo aumenta com o percentualde imersão, segue-se que o pesoaparente do deslocador se reduz com

o aumento do nível.


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MEDIDOR DE NÍVEL TIPO DESLOCADOR (DISPLACER)

• O deslocador pode trabalhar diretamente no interior do equipamento oudentro de um compartimento denominado câmara, dependendo das

características dinâmicas do processo, propriedades físicas do líquido efacilidade de manutenção desejada.


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MEDIDOR DE NÍVEL TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL

Funciona aplicando um transmissor de pressão diferencial do tipodiafragma, onde as pressões que definem um dado diferencial são

aplicadas através das conexões de entrada do instrumento a duas câmarassituadas em lados opostos, estanques entre si e separadas pelo diafragma.Estas pressões, atuando sobre o elemento com uma superfíciedeterminada, originam uma força resultante. Esta força resultante, no casode transmissor tipo célula capacitiva, provoca uma variação na relação dascapacitâncias C1 e C2. Esta variação, proporcional à pressão diferencial éconvertida, amplificada proporcionando um sinal de saída em corrente nasaída do transmissor.


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MEDIDOR DE NÍVEL TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL PARA TANQUE ABERTO

O lado de alta pressão dotransmissor de pressãodiferencial é ligado pela tomadada parte inferior do tanque e olado de baixa pressão é abertopara a atmosfera. Visto que apressão estática do líquido é

diretamente proporcional aopeso do líquido, este pode ser obtido pela medida do primeiro.


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MEDIDOR DE NÍVEL TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL PARA TANQUE FECHADO

O lado de alta pressão dotransmissor de pressãodiferencial é ligado pela tomadada parte inferior do tanque e olado de baixa pressão é abertopara a atmosfera. Visto que a

pressão estática do líquido édiretamente proporcional aopeso do líquido, este pode ser obtido pela medida do primeiro.


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MEDIÇÃO INDIRETA

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MEDIDOR DE NÍVEL TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL PARA TANQUEFECHADO COM VAPOR

Quando se necessita medir nível emtanque fechado contendo vapor, se faznecessário preencher a tomada de altapressão com um líquido (normalmenteágua) para evitar que se forme umacoluna de água nesta tomada, devido à

existência de condensado que seacumularia nela e provocaria mediçãofalsa. Neste caso, deve-se fazer acorreção do efeito desta coluna.


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MEDIDOR DE NÍVEL TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL

CARACTERÍSTICAS

Faixa: 250/1250 mm H2O até 5000/25000 mm H2O

Sinal de saída: 4 ~ 20 mA

Alimentação: 24 Vcc (eletr.)

Pressão de Projeto: Max 400 Kgf/cm2

Limites de Temperatura (ambiente e processo): - 40º a + 120ºC

Precisão: apresenta valores de ordem de ± 0,1% da faixa (span),incluindo efeitos conjuntos de linearidade, histerese erepetibilidade.


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MEDIDOR DE NÍVEL TIPO BORBULHADOR

Neste tipo de medição, um tubo éinserido no líquido em um vaso.Uma das pontas devidamentepreparada é submersa no líquidocujo nível se deseja medir e

através da ponta superior éfornecido ar ou gás inertepermanentemente.


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O princípio no qual se baseiaeste tipo de medição é que seránecessário uma pressão de ar igual à coluna líquida existenteno vaso, para que o ar vença

este obstáculo e consigaescapar pela extremidade inferior do tubo.


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Na medição é necessário que sepossa saber se a pressão exercidapela coluna de líquido está sendovencida ou não, e isto se tornapossível com o escape das bolhasde ar pela ponta imersa no tubo.

Isto representa um pequeno valor adicional na pressão de ar,desprezível, desde que oborbulhamento não seja intenso.


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A medida se faz através de um

instrumento receptor que pode ser ummanômetro ou qualquer outro instrumentotransmissor de pressão. Quando o níveldo líquido sobe ou desce a pressãointerna do tubo aumenta ou diminuirespectivamente acompanhando o nível;

esta variação de pressão é sentida peloinstrumento receptor. Uma coluna delíquido maior requer, maior pressão de ar para que haja expulsão de bolhas de ar epara colunas menores, pressões menoresde ar.


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MEDIDOR DE NÍVEL TIPO BORBULHADORRECOMENDAÇÕES PARA SELEÇÃO

•

O método do borbulhamento tal como descritonão é indicado para vasos sob pressão, vistoque uma variação na pressão do vaso irá afetar a leitura, somando-se à coluna de líquido.

•Os borbulhadores não são recomendadostambém, quando o ar ou gás possa contaminar

ou alterar as características do produto.•O ar utilizado deve ser o ar de instrumentos,seco e isento de óleo, ou qualquer gás inerte.

•O líquido não deve conter sólidos emsuspensão e sua densidade deve-se manter sempre constante.


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MEDIDOR DE NÍVEL TIPO CAPACITIVO

O medidor por capacitância consiste deuma sonda vertical inserida no vaso noqual se deseja monitorar o nível. A sondapode ser isolada ou não e serve como umadas placas do capacitor. A outra placa éformada pelas paredes do vaso e o fluido

comporta-se como dielétrico.


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A capacitância é medida através de umcircuito em ponte AC, excitado por umoscilador de alta freqüência (500 kHz a 1,5MHz). Ao variar o nível no interior do vaso,altera-se as proporções entre o líquido e ovapor. Como a constante dielétrica da maioriados líquidos é maior que a dos vapores as

variações de nível se traduzem em variações(quase) lineares de capacitância.Conseqüentemente, as sondas capacitivastambém podem ser utilizadas para detectar ainterface de líquidos com constantesdielétricas (K) distintas.


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No circuito, C1 representa a capacitânciaparasita apresentada, pelo isolador da sonda e

é constante. As capacitâncias C2 e C3representam os efeitos das constantesdielétricas das fases de vapor e líquido,respectivamente. O valor do resistor R deveser muito elevado (tendendo ao infinito) erepresenta a resistência efetiva entre a sonda eas paredes do vaso.

As condições de pressão e temperaturadeterminam o tipo de isolador da sondaenquanto que as condições do fluido(corrosivo ou não) determinam o seu

revestimento.


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RECOMENDAÇÕES PARA APLICAÇÃO

•A composição química e física domaterial ou alteração de sua estruturapode afetar a constante dielétrica. Esteefeito é mais pronunciado nas aplicações

com sólidos onde a granulometria daspartículas e o seu volume específicoafetam a constante dielétrica.


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•Em aplicações com líquidos condutivosviscosos, é possível que o materialincruste na superfície da sonda. Em umaredução de nível, a camada aderida àsuperfície acarreta um erro de medida, jáque o instrumento indicará o nívelanterior à redução. Nesse caso utiliza-sesistema com proteção contraincrustação.


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•A presença de bolhas de ar ou espumana superfície do líquido pode acarretar indicações falsas.

•

A interface entre dois líquidoscondutores não pode ser detectada por esse tipo de medidor.


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MEDIDOR DE NÍVEL TIPO ULTRA-SOM

•A velocidade do som é a base para a medição através da

técnica de ECO, usada nos dispositivos tipo ultra-sônicos.

•As ondas de ultra-som são geradas pela excitaçãoelétrica de materiais piezelétricos.

•

A característica marcante desses materiais é a produçãode um deslocamento quando aplicamos uma tensão.Assim sendo, eles podem ser usados como geradores deultra-som, compondo, portanto, os transmissores.


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•Inversamente, quando se aplica uma força em um

material piezelétrico, resulta o aparecimento de umatensão no seu terminal elétrico. Nesta modalidade, omaterial piezelétrico é usado como receptor de ultra-som.

•Pela sua estabilidade, o quartzo cultivado é um dosmateriais mais recomendados para fabricação dosensor transdutor.


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A excitação destes transdutores pode ser

realizada de três maneiras:

a) Pulso de tensão

b) Onda Contínuac) Trens de onda


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PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTOQuando uma onda ultra-sônica, quese propaga em um meio, incidesobre a interface de duassubstâncias de densidadesdiferentes, faz surgir duas ondas

emergentes: uma onda ultra-sônicaproveniente da reflexão nessainterface (onda refletida) e outraproveniente da mudança de meio depropagação, denominada ondarefratada. Cada interface refletirá de

forma diferente.


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PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTOOs dispositivos do tipo ultra-sônicoutilizam em seu princípio deoperação a reflexão da onda geradapelo transdutor, quando ela encontraa interface com o produto cujo nível

desejamos medir ou, maisprecisamente, no tempo gasto pelaonda desde o instante que é gerada,até o instante em que retorna àqueletransdutor depois de refletir-se nainterface.


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MEDIDOR DE NÍVEL TIPO RADIOATIVO

Os sistemas radiamáticos são utilizados para medição de

nível de líquidos, polpas ou sólidos granulados emaplicações onde nenhuma outra tecnologia disponível podeser aplicada.

Esses sistemas consistem de uma fonte de emissão de raio

, um detector tipo câmara de ionização ou cintilação e umaunidade eletrônica conversora e transmissora de sinal. Afonte, normalmente de césio 137, é alojada em cápsula deaço inox e blindada por chumbo ou ferro fundido, deixandodesbloqueada para emissão do raio gama um ângulo de 40º(medição contínua) ou 7º (medição pontual).


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MEDIDOR DE NÍVEL TIPO RADIOATIVOO detector mais utilizado é formado por uma câmara contendo gás inerte (argônio,por exemplo) pressurizado, alimentado por uma tensão contínua negativa (-15 VDC)e um coletor de elétrons(que são retirados da última camada do átomo pelaincidência do raio gama). A corrente elétrica, produzida pela passagem do raio gama

é diretamente proporcional a intensidade da radiação e inversamente proporcionalao nível do produto no silo ou tanque.

Esse sinal é convertido em tensão e/ou freqüência para finalmente, pela unidadeeletrônica ser transmitida através de sinal de corrente de 4 a 20 mADC.


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MEDIÇÃO DE NÍVEL POR PESAGEM

A medição de nível por pesagem

consiste basicamente na instalaçãode células de cargas nas bases desustentação do silo cujo nível sedeseja medir.

As células de carga podem ser instaladas sob os pontos de apoio daestrutura do silo, de tal forma que oseu peso é aplicado sobre as células.


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CONCLUSÃO

Com base nos estudos realizados

podemos observar que para cada tipode densidade do fluido, tipo dearmazenamento e pressão de trabalho

do fluido, existe um sistema de

medição de nível mais adequado.


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REFERENCIAS

• CASSIOLATO, César – Medição de nível & nívelde interface, Revista Controle & Instrumentação,Edição nº110, 2005;

• http://www.brooksinstrument.com/application-tools/applicationnotes/235levelmeasurement.html

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