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Medição de Nível

INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral

Medição de Nível

Fonte: Simone Massulini Acosta

Medição de Nível


DEFINIÇÃO

DEFINIR A ALTURA DE UM CONTEÚDO DE UM RESERVATÓRIO QUE PODE SER LÍQUIDO OU SÓLIDO

Tipos:• DIRETA• INDIRETA • DESCONTÍNUA• SÓLIDOS

Medição de Nível


Referência em relação à posição do plano superior da substância medida.

Podemos utilizar:- Réguas ou gabaritos- Visores de nível- Bóia ou flutuador

MEDIÇÃO DE NÍVEL DIRETA

Medição de Nível


RÉGUA OU GABARITORégua graduada introduzida dentro do reservatório a ser medido. Nível pela leitura direta do comprimento molhado na régua pelo líquido.

Ex: Óleo automotivo.

MEDIÇÃO DIRETA

Medição de Nível


VISORES DE NÍVEL DE VIDROPrincípio dos vasos comunicantes.Nível é observado por um visor de vidro especialPode haver uma escala graduada acompanhando o visor.

MEDIÇÃO DIRETA

Medição de Nível


VISORES DE NÍVELOutro tipo de visor que é muito utilizado é o visor de vidro tubular instalado externamente com válvulas de

bloqueio na parede do tanque.

MEDIÇÃO DIRETA

Medição de Nível


VISORES DE NÍVEL TIPO REFLEX

Instalado em vasos pressurizados. Não podemos ver a cor do líquido.

• Ar ou gás: luz ambiente refletida.• Líquido na parte interna: a luz não é refletida.





MEDIÇÃO DIRETA

Medição de Nível



Instalação:

MEDIÇÃO DIRETA

Medição de Nível


VAPOR

ÁGUA

Vapor entre a vidro e a lâmpada: visores avermelhados Água entre o vidro e a lâmpada: visores esverdeados


Instalação em alta pressão:

MEDIÇÃO DIRETA

Medição de Nível


VISORES DE NÍVEL COM PALHETAS METÁLICAS Possui uma bóia magnética que faz com que as palhetas se movam à

medida que o nível sobe, mostrando a parte colorida das palhetas

VISORES DE NÍVEL COM PALHETAS METÁLICAS Possui uma bóia magnética que faz com que as palhetas se movam à

medida que o nível sobe, mostrando a parte colorida das palhetas

MEDIÇÃO DIRETA

Medição de Nível


VISORES DE NÍVEL COM PALHETAS METÁLICAS MEDIÇÃO DIRETA

Medição de Nível


MEDIÇÃO DIRETABÓIA OU FLUTUADOR

Bóia presa a um cabo que tem sua extremidade ligada a um contrapeso, onde está fixo um ponteiro que indicará o nível em uma escala.

Encontrada em tanques fechados não pressurizados.

Medição de Nível


BÓIA OU FLUTUADORMEDIÇÃO DIRETA

Medição de Nível


MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA

Neste tipo de medição são usadas propriedades físicas ao nível como: • Pressão• Empuxo• Radiação• Propriedades elétricas

Medição de Nível


MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA

Usamos a pressão exercida pela altura da coluna líquida, para medirmos indiretamente o nível.

Onde:P = Pressão em mm H2O ou polegada H2O,h = nível em mm ou em polegada,dr = densidade relativa do líquido em relação à água na temperatura ambiente.

P = h x dr

MEDIÇÃO INDIRETA

Medição de Nível


SUPRESSÃO DE ZERO (pressão na câmera de alta)

Transmissor é instalado abaixo do tanque:- Facilitar o acesso- Falta de plataforma fixadora em torno de um tanqueUma coluna líquida se formará dentro da tomada de impulso e o

transmissor indicará um nível superior ao real.

MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICAMEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICAMEDIÇÃO INDIRETA

Medição de Nível


MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICAMEDIÇÃO INDIRETA

SUPRESSÃO DE ZERO

SUPRESSÃO DE ZERO

Medição de Nível


Exemplo: Cálculo de pressão para este tipo de montagem.

• Quando o nível estiverem 0%:

P0% = h . dP0% = 1000 . 1,2P0% = 1200 mmH2O

• Quando o nível estiver em 100%:

P100% = h . dP100% = (2000 + 1000) . 1,2 P100% = 3000 . 1,2 P100% = 3600 mmH2O

Range: 1200 a 3600 mmH2O







MEDIÇÃO INDIRETA

Medição de Nível


Utilizada em tanques fechados e pressurizados.

A pressão “H” é a soma da pressão da superfície do líquido e a pressão da coluna de líquido no fundo do reservatório. A pressão “L” é conectada na parte de cima do tanque.


ELEVAÇÃO DE ZERO – camera de baixa pressao com coluna liquida

MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICAMEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICAMEDIÇÃO INDIRETA

Medição de Nível



ELEVAÇÃO DE ZERO

ELEVAÇÃO DE ZERO

Medição de Nível


Exercícios: Determine o pedido.

a) Range do instrumento: ________________mmH2O

b) Saída do instrumento quando o P FOR = 0 mmH2O : _____ psi


ELEVAÇÃO DE ZERO – camera de baixa pressao com coluna liquida


C1

CA1

C1 -10000 a 100009 psiCarlos Eduardo Ferrante do Amaral, 9/15/2011

CA1 -10000 a 100009 psiCarlos Amaral, 9/30/2011

Medição de Nível


MEDIÇÃO COM BORBULHADORUm tubo é inserido no líquido em um vaso.Para que o ar consiga escapar pela extremidade inferior do tubo seránecessário uma pressão de ar igual ou maior à coluna líquida existente no vaso.

MEDIÇÃO COM BORBULHADORMEDIÇÃO INDIRETA

Medição de Nível


Necessitamos de uma pressão do ar ou gás ligeiramente superior à máxima pressão hidrostática exercida pelo líquido (normalmente 20% a mais). Ajustamos a vazão de ar ou gás até que se observe a formação de bolhas em pequenas quantidades.

Na tubulação pela qual fluirá o ar ou gás, instalamos um indicador de pressão que indicará um valor equivalente a pressão devido ao peso da coluna líquida.


Medição de Nível


- Usado em tanques submerso ou torres de resfriamento

- Afastamento de 1 polegada do fundo

- Terminação do tubo em 45 graus

-½ polegada


Medição de Nível


Princípio de Arquimedes“Todo o corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de uma força

vertical dirigida de baixo para cima igual ao peso do volume do fluido deslocado.”

MEDIÇÃO POR EMPUXOMEDIÇÃO INDIRETA

Medição de Nível


E = Vd . e Pa = W – E

Onde:E= empuxoV= volume deslocado= densidade ou peso específico

do líquido

Pap= Peso aparenteW= Peso real do flutuadorE= força de empuxo


Medição de Nível


MEDIÇÃO POR EMPUXOMEDIÇÃO POR EMPUXOMEDIÇÃO INDIRETA

Medição de Nível



Medição de Nível


INTERFACE ENTRE 2 LÍQUIDOS:

Consideremos dois líquidos com pesos específicos diferentes 1 e 2. O empuxo será dado por: Et = E1 + E2onde: E1 = V1 . 1 e E2 = V2 . 2Assim para diferentes valores de altura de interface, teremos diferentes variações de empuxo.

MEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO POR EMPUXO

Medição de Nível



Exemplo: Separadores trifásicos

Medição de Nível


Isentos do contato com os produtos que estão sendo medidos.

Manutenção sem a interferência no processo.

Indicação e controle de materiais de manuseio extremamente difíceis e corrosivos, abrasivos, muito quentes, sob pressões elevadas ou de alta viscosidade (sólidos).

MEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO INDIRETA

Medição de Nível



Medição de Nível



(chumbo)

Medição de Nível


• Fonte de emissão de raios gamas montado perpendicularmente atubulação do processo ou montado do lado de fora da parede de um tanque e do outro lado da tubulação ou do outro lado da parede do tanque.

• Câmara de ionização que transforma a radiação Gama recebida em um sinal elétrico de corrente contínua.


Medição de Nível


MEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO INDIRETA

Utilizado para a medição de densidade nas indústrias de mineração

Medição de Nível


C = K A d

Mede a capacitância do capacitor formado pelo eletrodo submergido no líquido em relação às paredes do tanque.

O elemento sensor geralmente é uma haste ou cabo flexível de metal.

MEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIAMEDIÇÃO INDIRETA


Medição de Nível


O sensor de capacitância pode ser aplicado a fluidos não-condutores e condutores.

No caso de fluidos condutores o eletrodo deve se inteiramente isolado (com Teflon) para se evitar curto-circuito no sistema de medição.


Medição de Nível


Problemas: Incrustações no tuboMEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIA

MEDIÇÃO INDIRETA

Medição de Nível



Medição de Nível


MEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIA + RADIAÇÃOMEDIÇÃO INDIRETA

http://www.youtube.com/watch?v=TRrhouofKFU

Medição de Nível


MEDIÇÃO POR ULTRASSOMMEDIÇÃO INDIRETA

Materiais piezoelétricos podem ser usados como gerador de ultra-som: transmissores.

Quando se aplica uma força em uma material piezoelétrico, resulta o aparecimento de uma tensão elétrica no seu terminal: receptores.

Medição de Nível


Acima de 20 kHz.

Materiais piezoelétricos

Velocidade de propagação do som:• Na água, a 10ºC, a é de 1440m/s, • No ar, a 20ºC, é 343 m/s.

MEDIÇÃO POR ULTRASSOMMEDIÇÃO INDIRETA

Medição de Nível


Problemas: Variação com temperatura e espuma.MEDIÇÃO POR ULTRASSOM

MEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO POR ULTRASSOM

MEDIÇÃO INDIRETA

Medição de Nível


O sinal de radar, que é emitido por uma antena, reflete na superfície do produto e retorna depois de um intervalo de tempo, que é proporcional a distância entre a antena e a superfície do produto.

Ex: Petrobras

MEDIÇÃO POR RADARMEDIÇÃO INDIRETA

Medição de Nível


O sinal é gerado por um sistema chamado FMCW (Frequency ModulatedContinuous Wave). Esta freqüência gerada é da ordem de 8,5 a 9,9 GHz. A medição por radar serve para medir distância, nível, volume, líquidos com espumas, tanques de armazenamento com agitadores etc.


Medição de Nível


FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave).


Medição de Nível


Vantagens do Radar 1. Pode medir nível de líquidos complexos (tóxicos, perigosos, sanitários).2. Não requer licença legal (como o radiativo).3. É uma medição sem contato.4. Apresenta alta precisão em faixa de 1,5 a 60 m.5. A antena pode ser colocada externamente, totalmente isolada do processo.6. Nenhuma recalibração é requerida quando se altera as condições de processo, pois a mudança do líquido não afeta a velocidade e freqüência e processamento do sinal.7. A operação do sistema pode tolerar revestimento do sensor, turbulência dasuperfície e espuma no líquido (melhor que laser e ultra-som).


Medição de Nível


Desvantagens do Radar 1. Alto custo.2. Só é aplicada em processo com líquido limpo.3. Fraca reflexão em sólidos granulados.


Medição de Nível


Influência do vapor no radarPode haver uma influencia na precisão da medição de nível se a composição do vapor varia entre a condição de sem vapor até vapor totalmente saturado.

A pressão e a temperatura sejam medidas e o programa no Medidor de Tanque a Radar corrija a influência do vapor automaticamente.

Gases que afetam a transmissão das ondas de radar são: Oxido de propileno, Éter etílico, Éter propílico, Acetaldeido, Proionaldeido, Isotubiraldeido, Acetona, Metanol, Amônia.


Medição de Nível



Medição de Nível


Tanto de produtos líquidos como sólidos com elevada precisão.

O único componente em contato com o meio é um cabo.

MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)MEDIÇÃO INDIRETA



Medição de Nível


Opções de cabo ou haste rígidas, comprimentos, materiais e conexões de processo


Medição de Nível



Medição de Nível


Versões com a presença de indicador local e para processos críticos como áreas classificadas ou com altas temperaturas.

Funcionamento não é afetado pela presença de gases, vapores, pó, poeira, espuma ou alterações no meio (densidade ou condutividade).


Medição de Nível



Medição de Nível


RD400 - SMAR - Transmissor de Nível por Onda GuiadaVídeo: http://www.smar.com/brasil2/products/rd400.asp



Medição de Nível


MEDIDORES DESCONTÍNUOS DE NÍVEL

São empregados para fornecer indicação apenas quando o nível atinge certos pontos desejados.

Medição de Nível


Nos líquidos que conduzem eletricidade, podemos mergulhar eletrodos metálicos de comprimento diferente. Quando houver condução entre os eletrodos teremos a indicação de que o nível atingiu a altura do último eletrodo alcançado pelo líquido

POR ELETRODOSMEDIÇÃO DESCONTÍNEA

POR ELETRODOSMEDIÇÃO DESCONTÍNUA

Medição de Nível


Este tipo de medidor é utilizado como chave de nível para indicar nível alto ou baixo e, esta informação, também serve para fazermos o intertravamento com bombas.

POR BÓIASMEDIÇÃO DESCONTÍNUA

Medição de Nível


POR BÓIASMEDIÇÃO DESCONTÍNUA

Medição de Nível


A medição de nível por capacitância também pode utiliza na medição sem contato, através de sondas de proximidade. A sonda consiste de um disco compondo uma das placas do capacitor. A outra placa é a própria superfície do produto ou a base do tanque.

POR CAPACITÂNCIAMEDIÇÃO DESCONTÍNEA

POR CAPACITÂNCIAMEDIÇÃO DESCONTÍNUA

Medição de Nível


POR CAPACITÂNCIAMEDIÇÃO DESCONTÍNUA

Medição de Nível


Baseia-se na vibração da haste por um cristal piezoelétrico.

2 modelos: haste rígida e diapasão (garfo).

Haste rígida: materiais sólidos.Haste diapasão: produtos sólidos e líquidos.

TIPO DIAPASÃOMEDIÇÃO DESCONTÍNEA

TIPO DIAPASÃOMEDIÇÃO DESCONTÍNUA

TIPO DIAPASÃO

Medição de Nível


MEDIÇÃO DESCONTÍNUATIPO DIAPASÃO

Medição de Nível


MEDIÇÃO DE SÓLIDOS

Medição de Nível


É necessário medir o nível dos sólidos, geralmente em forma de pó ou grãos, em silos, altos-fornos etc., pelos mesmos motivos da medição de nível dos líquidos.

As formas mais comuns de medição de nível de sólidos são com a utilização de dispositivos eletromecânicos ou das células de carga.


Medição de Nível


CÉLULA DE CARGAA célula de carga é um sensor piezoresistivo, também

conhecido como strain gauge.

R = L . S


Medição de Nível


CÉLULA DE CARGAPara se instalar este tipo de sensor, era necessário cortar os “pés

dos silos”, para que o silo ficasse apoiado sobre o sensor.

Recentemente foram desenvolvidas células presas na estrutura do silo apenas com dois parafusos, queconseguem perceber a modificação da estrutura do material metálico a qual estão presas.


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MEDIÇÃO DE SÓLIDOSCÉLULA DE CARGA


Medição de Nível



Medição de Nível


Medidor de Distância a Laser

Medição de Nível


Medidor de Distância a LaserTechniques for Distance Measurements

Time-of-flight measurements (or pulse measurements) are based on measuring the time of flight of a laser pulse from themeasurement device to some target and back again. Suchmethods are typically used for large distances.

Medição de Nível


Medidor de Distância a LaserNeutrinos mais rápidos que a velocidade da luz

Emitido da Suíça, a 730Km de distância, o feixe de neutrinos atingiu os detectores do Projeto Opera, na Itália 60 nanosegundos ANTES do esperado.

Medição de Nível


Medidor de Distância a LaserA luz percorre um metro em 3,3ns

Para ter-se precisão em cm: A luz percorre um cm em 0,033ns, logo preciso de

30,3 G samples/s

$$$$

Medição de Nível


Techniques for Distance Measurements

The phase shift method uses an intensity-modulated laser beam. the phase shift is proportional to the time of flight.


Medição de Nível



For small distances, one sometimes uses ultrasonic time-of-flight methods, and the device may contain a laser pointer justfor getting the right direction.


Medição de Nível



Frequency modulation methods involve frequency-modulatedlaser beams, for example with a repetitive linear frequencyramp. The distance to be measured can be translated into a frequency offset, which may be measured via a beat note ofthe sent-out and received beam.


Medição de Nível



Interferometers allow for distance measurements with anaccuracy which is far better than the wavelength of the light used.


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