VARIÁVEIS DE PROCESSO - NíVEL

4.1- INTRODUÇÃO

A medição de nível é necessária para contabilidade dematerial estocado, distribuição de matéria prima paraprocessamento e para a própria operação, controlandotorres de fracionamento, colunas de destilação e outrasaplicações das mais variadas como quantidade dematerial granulado em silos e controles onde se desejaindicação precisa, como por exemplo:

*NíVEl DE REATORES: O nível mal

controlado pode alterar o equilíbrio da reação,resultando em má qualidade do produto, danosao equipamento ou transbordamento.

*CONTROlE DE ALIMENTAÇÃO: Processode fluxo constante de tanques dearmazenamento, muitas vezes depende dapressão de uma coluna hidrostática em umalinha de alimentação.

*OPERAÇÃO DE CALDEIRAS: Uma operaçãoeficiente de uma caldeira depende de alguns

4fatores, entre eles o correto nivelamento da fase líquida,para manter a alimentação do vapor.Várias técnicas são utilizadas para a medição de nível,onde a escolha dependerá da precisão exigida, do tipo delíquido, das condições de operação e também dafacilidade de manutenção.

Os principais métodos de medição de nível, são osseguintes:

-Tipo régua ou gabarito-Tipo deslocador-Tipo célula de carga (pesagem)-Tipo visor de nível-Tipo pressão hidrostática-Tipo radioativo-Tipo bóia ou f1utuador-Tipo borbulhador-Tipo capacitivo

A Tabela 1 mostra uma classificação dos tipos demedição conforme a aplicação.

TIPO CHAVEMEDiÇÃO CONTíNUADE

DEINSTRUMENTO

NíVELINDICAÇÃOTRANSMISSÃO!CONTROLE

1

2345 12345 12345

VISOR DE NíVEL

RERB R

BÓIAlFLUTUADOR

ERR BRR BRR

DESLOCADOR

EB EB

PRESSÃO HIDROSTÁTICA

BRRR BRR BRR

BORBULHADOR

RR BRBR BRBR

CÉLULA DE CARGA

RB RB BB RB

ULTRA-SÔNICO

BR BB BR RE

RADIAÇÃO

BBEREER BE BR BR

CAPACITIVO

BBR BRRR RBBR B

CONDUTIVIDADE

RRR

PÁS ROTATIVAS

B

LÁMINAS VIBRATÓRIAS

BB EB

DETECÇÃO TÉRMICA

BR RR BR RR

Tabela 1 - TIPO DE INSTRUMENTO X APLICAÇÃO

SMAR - CENTRO DE TREINAMENTO - 4.1 -

4.2 - MEDiÇÃO DE NíVEL DIRETA

4.2.1 RÉGUA OU GABARITO

Consiste em uma régua graduada, que tem umcomprimento conveniente para ser introduzidadentro do reservatório a ser medido. A

determinação do nível se efetuará através daleitura direta do comprimento molhado na réguapelo líquido. Permitindo medidas instantâneas, agraduação da régua deve ser feita a umatemperatura de referência, podendo ser estagraduação em unidades de comprimento,volume ou massa. Ver figo 1.

Fig. 1 - MEDIDOR DE NíVEL TIPO RÉGUA OU GABARITO

4.2.2 VISORES DE NíVEL

Consiste em um tubo de vidro, com seusextremos conectados a blocos metálicos, osquais estão ligados ao tanque geralmentemediante 3 válvulas, sendo 2 de bloqueio e 1 depurga. Utiliza-se neste medidor o princípio dosvasos comunicantes.

normalmente fabricados com tubos de vidro reto,com paredes de espessura adequada a cadaaplicação.

o comprimento e o diâmetro do tubo irãodepender das condições a que estará submetidoo visor. Para proteção do tubo de vidro contraeventuais choques externos, são fornecidas,montadas no visar, hastes protetoras metálicascolocadas em torno do tubo de vidro (ver figo 2)ou com tubos ou chapas plásticas envolvendo otubo de vidro.

Devido às limitações quanto a sua resistência esegurança, os visares de vidro tubular sãorecomendados para uso em processos que nãoapresentem pressões superiores a 2,0 bar e emtemperaturas que não exedam em muito os 100graus Celsius. Não se recomenda o uso comlíquidos tóxicos, inflamáveis ou corrosivos, vistoque a fragilidade destes instrumentos aumenta aprobabilidade de perda de produto contido noequipamento.

Recomenda-se que o comprimento do tubo nãoexceda os 750 mm. Caso seja necessário cobrirfaixas de variação de nível maiores, recomenda­se usar dois ou mais visares com sobreposiçãodas faixas visíveis, a não ser que o fluído sejainofensivo e não coloque em perigo outrosequipamentos nas proximidades.

b) Visores de Vidro Plano

Os visares planos substituiram, ao longo dosanos, quase a totalidade dos visares tubulares.Esse fato decorre da inerente falta de segurançaapresentada pelos visares tubulares emaplicações com pressões elevadas. Atualmente,os visares planos representam cerca de 90% dasaplicações de visares de nível em plantasindustriais.

Fig.2 - VISaR DE NíVEL TIPO TUBULAR

SEÇÃO

VIDRO

a) Visores de vidro tubular: Estes visares são

- 4.2 -

Fig.3 - VISaR DE NíVEL DE VIDRO PLANO

SMAR - CENTRO DE TREINAMENTO

Os visores de vidro plano tem o aspectomostrado na figo 3. São compostos de um ouvários módulos onde se fixam barras planas devidro. Estes módulos são conhecidos como

seções dos visores.

Os raios de luz normais à face do visar atingem asuperfície do prisma com um ângulo 45 0, sofrendoreflexão total, pois o ângulo crítico é ultrapassado (paraa superfície vidro-ar, o ângulo crítico é de 42°).

Nesta condição, o visor apresenta-se para o obseNadorcom uma cor prata brilhante. Na região do visor ondeexiste líquido, não ocorre a reflexão total, pois o ângulocrítico não é ultrapassado (para a superfície vidro-águaé de 62°). Consequentemente, é possível ver a superfícieinterna da câmara do visor. Para dar maior contraste,essa superfície é geralmente pintada de preto.

GÁS

VIDRO

OOOOO

oOOOO

VIDRO

L1auiDO

Apesar da diversidade de modelos e fabricantes,cada seção apresenta uma altura variando de100 a 350 mm e, dependendo do desnível a sermedido, os visores podem ser compostos devarias seções (visor multiseção). Caso sejamprevistas variações amplas na temperatura dofluído, o visor deverá ser provido de loops deexpansão para possibilitar a dilatação oucontração resultantes. Quando o desnível a sermedido exigir um número de seções queultrapasse o limite sugerido (quatro seções),deverão ser instalados visores adicionais

sobrepostos como mostra a figo 3.

A principal desvantagem dos visores multiseçõessão as regiões de não visibilidade entre seçõesadjacentes que medem tipicamente 38 mm. Ovidro é de borossilicato temperado capaz desuportar choques térmicos e mecânicos. Devidoa sua própria natureza, não deverá ser aplicadoqualquer esforço que resulte em flexão. Asjuntas de vedação são em papelão hidráulico eas juntas almofadas de amianto (grafitado).

Os tipos de vidro plano podem ser classificadosem dois tipos: refletivos (reflex) ou transpa-,rentes como mostrado na figo 4, (a) e (b).

Fig. 5 - VISaR DE NíVEL TIPO REFlEX

Os visores reflex não devem ser utilizados nas

seguintes aplicações:

• Visor plano reflexO visor plano reflex possui um vidro comrachuras prismáticas na face que contata olíquido cujo nível se quer medir. Seufuncionamento baseia-se na lei ótica da reflexão

total da luz (ver fig.S). A superfície internadovidro é composta de prismas normais no sentidolonaitudinal do visor.

1. PARAFUSO TIPO ';'2. CORPO3. JUNDA DE VEOACAO4. VIDRO

Ibl

5. JUNTA ALMOFADA6. ESPELHO7. PORCA

• Fluídos corrosivos ao vidro: Neste caso inclui­

se também o vapor d'água saturado a pressõessuperiores a 30 bar. Tais aplicações requeremque a superfície interna do vidro seja protegidacontra o ataque do agente corrosivo (geralmentemica) prejudicando a ação dos prismas.• Fluídos viscosos: Pois o agarramento do fluídosobre o vidro toma inefetiva a ação dos prismas.• Iluminação insuficiente no local de instalação.• Detecção da interface de dois líquidos nãomiscíveis (misturáveis): Caso em que o visorficaria escurecido por igual na região ondequalquer dos dois líquidos não miscíveisestivesse presente.

As vantagens do visar reflex sobre otransparente decorrem da necessidade desomente um vidro. Assim, os visares reflexsuportam pressões mais elevadas e possuemnúmero menor de juntas.

• Visor plano transparente

Fig. 4 - VISaR DE NíVEL(a) REFlEX - (b) TRANSPARENTE Utiliza dois vidros localizados um na parte

posterior do visor e outro na parte anterior. Os

SMAR - CENTRO DE TREINAMENTO - 4.3 -

mica) prejudicando a ação dos prismas.

• Fluídos viscosos: Pois o agarramento do fluídosobre o vidro toma inefetiva a ação dos prismas.

• Iluminação insuficiente no local de instalação.

metros de comprimento. Os modelospadronizados são usados em até 25 kgf/cm2 à250°C, porém há modêlos que suportam 700kgf/cm2 à 310°C.

• Detecção da interface de dois líquidos nãomiscíveis (misturáveis): Caso em que o visorficaria escurecido por igual na região ondequalquer dos dois líquidos não miscíveisestivesse presente.

As vantagens do visor reflex sobre otransparente decorrem da necessidade desomente um vidro. Assim, os visores·· reflexsuportam pressões mais elevadas e possuemnúmero menor de juntas.

INDICADOR

IMÃ

PAlHETA MAG­

NÉTICA DO IN­DICADOR DENIVEL

• Visor plano transparente

Utiliza dois vidros localizados um na parteposterior do visor e outro na parte anterior. Osdois vidros vão permitir a transparência do visorà luz. A parte com vapor absorverá menos luzque a com líquido, proporcionando assim umcontraste ao observador. Para melhorar avisibilidade, pode-se dotar o visor de lâmpadalocalizada na parte posterior.

Fig. 6 - VISOR DE NíVEL BLINDADO

4.2.3 - MEDiÇÃO POR BÓIA OU FLUTUADO R

Este tipo de medição, pode ser utulizada tantopara chave, como para medidor contínuo.

Este tipo de visor é utilizado em aplicações comfluídos coloridos, viscosos ou corrosivos aovidro. É aplicável, também, a supervisão dainterface entre dois líquidos. São usados aindaquando o fluído no interior do visor for corrosivoao vidro (como por exemplo, a água da caldeiraà pressões superiores à 30 bar), é necessárioinstalar um material transparente protetor(geralmente mica ou Kel F) entre o vidro e ajunta de vedação. A seleção desse materialdeverá ser criteriosa para não prejudicial avisibilidade do instrumento (por exemplo, algunsplásticos tornam-se translúcidos com a ação daluz solar e devem ser evitados).

TUBO ENVOL­VENTE NAOMAGNÊTICO~-PISTÃOMAGNÉTICO

\MICROSWtTCH

- 4.4-

c) Visar de nível blindado (Magnético):

Nos serviços que envolvem fluidos perigosos outóxicos, e quando um eventual rompimento dovidro não pode ser tolerado, o medidorbilindado (magnético) é o mais adequado. Verfigo 6. Um imã preso a um flutuador dentro dotubo não magnético ligado ao tanque aciona umdispositivo indicador, que pode ser do tipopalhetas de duas cores que giramacompanhando o nível. Este medidor pode tervários tipos de montagem e pode medir até 3

Fig. 7 - CHAVE DE NíVEL TIPO BÓiA

a) Chave de nível tipo flutuador: Quando usadocomo chave, as figo 7 e 8 , mostramconfigurações utilizando ampôla de mercúrioou micro-switch. Este equipamento pode sermontado tanto no topo do tanque, quanto nalateral. Ver fig. 7.

SMAR - CENTRO DE TREINAMENTO

rueo·GUIA/

o

No medidor tipo flutuador magnético, o flutuadordesliza conforme a posição do nível, por fora deum tubo-guia acionando o elemento sensordentro do tubo-guia devido ao campo magnéticodo imã do flutuador. A variação do nível altera aposição do sensor que através do cabo serásentida e indicada pelo indicador.

4.3 - MEDiÇÃO DE NIVEL INDIRETA

4.3.1 - MEDiÇÃO POR DESLOCADOR(EMPUXO)

Fig. 8 - CHAVE DE NíVEL - TIPO DE MONTAGEM.

b) Medidor contínuo tipo f1utuador: Quandousado como medidor contínuo, um sistema deflutuador pode ser construído basicamente em 3configurações: régua externa graduada,indicador local e flutuador magnético, conformefig.ge10.

Os dispositivos que usam este sistema demedição são muitas vezes confundidos com osde bóia, embora o princípio de funcionamentoseja bastante diferente.

Fig. 11 - PRINCíPIO DE ARQUIMEDES

EmpuxoVolume submerso do corpoPeso esp.do líquido

Onde:E =

V =

y, =

I E = V y1 I

A medição de nível tipo deslocador se baseia noprincípio de Archimedes, onde "todo corpomergulhado em um fluído sofre a ação deuma força vertical dirigida de baixo paracima, igual ao peso do volume do fluídodeslocado", A esta força, chamamos deEmpuxo. Ver figo 11.

o deslocador, que é o elemento primano demedição, é formado por um peso, suspenso numsistema de alavancas, que determina a forçavertical que o mesmo exerce.

CONJUNTODO SELO DEOlEO

'..

TUBOGUIA'/"

Fig. 9 -INSTALAÇÃO DE MEDIDORDE NíVEL TIPO FlUTUADOR

Fig. 10- MEDIDOR TIPO FLUTUADO R MAGNÉTICO

SMAR - CENTRO DE TREINAMENTO - 4.5 -

_rNIVELDA AGUA

-O·NIVELDA AGUA

Vale frizar, que neste medidor, diferentementedo medidor tipo bóia, o senso r não acompanha onível, porém ele possui uma pequenamovimentação, suficiente para acionar o imã daampola de mercúrio.

Como a densidade do produto em medição influeno peso resultante do deslocador quando omesmo está submerso, a calibração feita paraum determinado líquido, não é a mesma paraoutro líquido.

b) Medidor contínuo de nível tipo deslocador

Fig. 14 - VARIAÇÃO DO PESO APARENTEEM UM MEDIDOR DE NíVEL

A medição é baseada no princípio deArchimedes, anteriormente descrito. Pode-seobservar pela fig.14, que quando não existenível, o deslocado r está totalmente seco e o seupeso resultante (só aparente) é igual ao seu pesoreal "W",

Fig. 12 - MEDiÇÃO DE NíVEL TIPO DESlOCADOR

A medida que o nível sobe, o peso, parcialmenteimerso, exerce menor força vertical em virtudedo empuxo exercido pelo líquido deslocado.

o movimento vertical do deslocado r é convertidonum movimento rotatório da haste e nomovimento torsional do tubo, que permite seefetuar a medição. Ver figo 12.

a) Chave de nível tipo deslocador

Os dispositivos que chamamos de chave denível tipo deslocador são desenvolvidosconforme a figo 13, em um suporte conjugado auma mola. Quando o tanque está vazio, o pesodo deslocador é máximo fazendo com que osuporte comprima a mola e o imã de atuação daampola de mercúrio fique na condição derepouso. Quando o nível sobe, o peso resultantedo deslocador diminue e a mola diminue sua

compressão, tal que num determinado ponto denível, o imã acionador da chave será atraído e aampola de mercúrio se inclinará saindo daposição de repouso.

A

O· NivELO"AGUA

B

AGUA DESLO­CADA .PÊso

1 LB

C

AGUA DESLO­CADA -p~so

2LB

14- NJVELD'AGUA

~ ...

.. .=1

CABOFLEXIVEL

Fig. 13 - CHAVE DE NíVEL TIPO DESlOCADOR

- 4.6 -

Quando o nível atinge um ponto tal que odeslocador fica submerso em 50% da sua altura,no exemplo (7"), o seu peso aparente passa aser o peso real "W" menos força de empuxo "E"sofrida pelo mesmo, o que significa que o pesoaparente "Pa" será diminuído, Portanto, pode-seconcluir:

Pa = Peso AparenteW = Peso real do deslocador

E = Empuxo sofrido pelo deslocador

SMAR - CENTRO DE TREINAMENTO

Montagem dos Medidores de Nível-tipoDeslocador

A seguir serão mostradas algumasmontagens/aplicações dos medidores de nível"Displacers" .• Controle de nível em vaso de distribuiçãode vaporEste sistema tem como objetivo, mantercontrolado o nível de condensado no vaso de

distribuição de vapor, utilizando um controladorcom transmissor incorporado, provido de câmarapara o deslocador.

Fig. 17 - MEDiÇÃO DE NíVEL EM VASODISTRIBUIDOR DE VAPOR

Fig. 15 - ESTRUTURA DE UM TRANSMISSORDE NíVEL TIPO DESlOCADOR

Partindo deste princípio, toma-se necessário umsistema que seja"capaz'de sentirestaNariação,de peso e transformá-Ia em sinal telemétrico(pressão ou elétrico). O sistema completoconstituirá de um transmissor de nível do tipodeslocador.

A figo 15 mostra a estrutura funcional e oscomponentes básicos de um transmissor denível. O deslocador é o elemento que sente asvariações de nivel através da variação de seupeso que acoplado a um elemento de vedaçãoatuará no conversor com a função de convertero peso em sinal de transmissão.

/PARA AvAL VULA

DE EXTRAÇÁO DECONDENSADO

•TOMADADE /EOUALfZAÇÁO

BRACODETORQUE

"'PONT DE /~

EQUILlBRJO ~

UM/TA DOR BICO /'-'PALHETA/

DESLOCADOR

Fig. 16 - MEDIDOR DE NíVEL POR DESLOCADO RTIPO TUBO DE TORQUE

Conforme o elemento de vedação e o tipo deacoplamento usado, o transmissor pode serclassificado em 4 tipos principais:

• Tipo Tubo de Torque - Ver figo 16• Tipo Mola Balanceadora• Tipo dP Cell adaptado• Tipo Disco Flexível

SMAR - CENTRO DE TREINAMENTO

O nível na câmara do deslocador, acompanha onível do vaso pelo princípio de vasoscomunicantes, sendo que otransmissor/controlador produz um sinal que seráaplicado a uma válvula afim de manter o níveldentro do vaso sempre num mesmo ponto, ouseja, se o nível subir, o instrumento atuará naválvula para que a mesma aumente sua aberturatrazendo o nível para o ponto ideal, comoilustrado na figo 17.

ÓLEO

ÓLEO

Fig.18 - MEDIÇAO DE NíVEL DE INTERFACE

- 4.7 -

Controle do ponto de interface de 2 líquidos

Na figo 18, é mostrado um sistema separador deóleo e água, onde é importante manter o pontode interface (superfície de contato dos 2 líquidos)controlado para evitar que a água contamine oóleo já separado. Nos dois exemplos citados, amontagem do medidor de nível foi feitaextemamente com câmara, o que nem sempre éaconselhável devido problemas de entupimentonas tomadas, por exemplo.

MANÓMETRO

(OUTPUT)

TRANSMISSOR

dplCEU

Uma solução para este problema, seria amontagem interna do deslocador conforme figo19

ÚQUIDO

HI

TANQUE ABERTO

S6UDOSEMSUSPENSÃO

Fig. 20- MEDiÇÃO DE NíVEL POR llPEM TANQUE ABERTO

Como o .óp pode ser medido por um transmissorde pressão diferencial, mantendo-se o produtocom o mesmo peso específico, .óp será funçãodo nível no tanque.

MANOMETRO

(OUTPUT)

Fig. 19 MEDiÇÃO DE NíVEL POR DESlOCADOR SEMCÂMARA.

VAPOR,

- ,-r TRANSMISSOR

dp/CEll

4.3.2 MEDIÇÃO TIPO PRESSÃOHIDROSTÁTICA

A medição de nível por pressão hidrostática, estábaseada no Teorema de Stevin, que relacionao nível de um reservatório com pressãohidrostática gerada pela coluna líquida deproduto dentro do reservatório.Supondo um reservatório conforme figo 20,teremos:

LIQUIDO

TANQUE PRESSURIZADO

HI

P1 = (h . dr med) + Ptopo e P2 = Ptopo

Onde:

Fig.21 - MEDiÇÃO DE NíVEL POR llPEM TANQUE FECHADO

Se o tanque for fechado (ver figo 21):

drmed

hP

=densidade relativa do produto em medição= altura de nível: em mm ou " (polegada)= Pressão: em mmH20 ou "H20.

Ligando-se a câmara de baixa pressão dotransmissor no topo do tanque, tem-se:

- 4.8 -

Se o tanque for aberto para atmosfera (fig. 20),a Ptopo (pressão no topo do tanque) será igual azero, portanto:

I /1P = P1 - P2 = h . d, med I

SMAR - CENTRO DE TREINAMENTO

NivElMAX. h

08S: ° span do l T pode ser calculado sem ovalor da cota "Y" bantando fazer SPAN = h . d r

Fig. 22 - MEDiÇÃO DE NíVEL POR i1PCOM ELEVAÇÃO DE ZERO

+-NlvELMIN. : Y

ÀlCOOL

CÂMARA DE AL TA

I- PRESSÃO• LT

HI

I toP = (h. y). d, I

NíVELMAX. h

-t- I ----=::-NíVEL:MIN. : Y

i

/POTES DESElAGEM/ w

a) Medição com Elevação de Zero

Para maior facilidade de manutenção e acessoao instrumento, muitas vezes o transmissor dei1P, é instalado abaixo do tanque. Outras vezes,a falta de plataforma fixadora ao lado do tanque,obriga a instalação em um plano situado emnível inferior à tomada de alta pressão. Nos doiscasos, quando o nível no tanque for mínimo(0%), o i1P será positivo o que caracteriza asituação de ELEVAÇÃO DE ZERO, comoilustrada na figo 22.

Resolve-se o problema, atuando-se na tensão damola de zero-elevação (caso o transmissor apossua).

Exemplo:

Supondo que no tanque mostrado na figo 22,deseje-se medir seu nível. Qual seria o range demedição do LT sendo que o nível mínimo (0%)será o tanque vazio e no nível máximo (100%)o tanque terá 10 metros de altura de produto(álcool com dr= 0,85), sendo o valor da cota "Y"de 2 metros.

SOlUÇÃO:

h = 10.000 mm y = 2.000 mm d r= 0,85

Portanto:

Fig.23 - MEDiÇÃO DE NíVEL POR i1PCOM SUPRESSÃO DE ZERO

b) Medição com Supressão de Zero

Num sistema de medição, onde seja necessáriousar selagem, nas linhas de impulso dotransmissor, conforme figo 23, teremos:

onde: P H = Ptopo T (h dr med) T (y .P, = Ptopo T (w . dr selo)

Ptopo • (h dr med) • (y . dr seIO) - Ptopo - (w - dr selo)

i1P = (h . dr med) - [(W - y) . dr selo] )

Neste caso, quando o nível no tanque formínimo (0%), o i1P será negativo, (h = w-y),o que caracteriza a situação de SUPRESSÃODE ZERO.

Exemplo: Supondo que no tanque dafigura 23, y = 1,2 metros: w = 8,5 metros eh = 7 metros. O produto, possue dr = 1,15 eo líquido de selagem d,selo = 1,00. Qual orange e o span deste trasmissor ?

SOLUÇÃO:

i1PO% =(O+ 2000) 0,85 =1.700

mmH20i1P,OO%=

(10.000+2.000)0,85 = 10.200mmH20

Range: 1.700 à 10.200 mmHpSpan: 8.500 mmHp

SMAR - CENTRO DE TREINAMENTO

h = 7. 000 mm y = 1.200 mmdr med = 1, 15 dr selo = 1,00

Portanto:

W = 8.500mm

- 4.9 -

óPQ% = o . 1,15 - [(8.500 - 1.200) . 1,00]

óPO% = - 7300 mmH20

óP100% = 7000 . 1,15 - [(8500 - 1200) . 1,00]

6.P'OO%= 750 mmH20

ao escape de ar pelo tubo do borbulhador.

Pela figo 24, observa-se que quando o nível delíquido sobe ou desce, a presssão interna no tuboaumenta ou diminui acompanhando o nível.

BORBULHADOR

Na operação do sistema, a pressão desuprimento de ar ou gás deve ser ligeiramentemaior que a máxima pressão hidrostáticaexercida pela coluna líquida. Este valornormalmente é ajustado em 20% desta pressãomáxima.

UNIDADE DE

MEDiÇÃO

o o

É recomendável, deixar pelo menos umadistância de três polegadas entre a ponta do tubo(sonda) do borbulhador e o fundo do tanque,para evitar entupimento devido acúmulo deimpurezas. O diâmetro da sonda deve ser de Yz"

para evitar erros devido excesso do diâmetro dasbolhas. A extremidade inferior do tubo deve ser

chanfrada ou serrilhada, para que tenhamos umaboa formação de bolhas.

B~

o C~~---------~-------f .•. R, PI

o_[~ ._"~,o,FI Pl CONTROLE DE

.•. I PURGA

Range: -7300 a +750mmHp

Span: 8050 mmH20

É importante dizer, que na prática não se faznecessário medir a altura da coluna de líquido deselo (supressão) ou a altura da coluna deelevação (elevação), determinando-se somenteo span em função da altura de medição dotanque (cota "h"). Calibra-se o instrumento comum valor básico, pelo exemplo anterior O à 8050mmH20 e depois de instalado o transmissorcompensa-se a supressão ou elevação de zerona mola de ajuste do transmissor pneumático oucalibrando o valor de um transmissor inteligente,colocando-o no range adequado à medição a serrealizada.

OBS: O Span, pode ser calculado somente como valor da cota "h", fazendo SPAN = drmed . h

LT

Fig. 24 - MEDiÇÃO DE NíVEL POR BORBUlHADOR

Fig. 25 - MEDiÇÃO POR PESAGEM

4.3.4 MEDiÇÃO POR CÉLULA DE CARGA(PESAGEM)

4.3.3 MEDiÇÃO POR BORBULHADOR

Com o sistema borbulhador, podemos medir onível de líquidos viscosos corrosivos. O princípiode medição, baseia-se na situação de que seránecessario uma pressão dentro de um tubocolocado no tanque igual à coluna líquidaexistente no tanque, para que o ar inferior dotubo saia, produzindo bolhas, conforme figo 24.

Na medição é necessário saber se a pressãoexercida pela coluna líquida está sendo vencidaou não, e isto se torna possível, utilizando-serotâmetros (medidores de vazão) ou potes devidro onde visualiza-se a vazão correspondente

Pode-se medir o nível de um reservatório emfunção do peso do produto contido no mesmo.Determina-se o peso total do reservatóriocontendo o produto, através de células de carga.Do peso total do tanque, deduz-se o peso doreservatório, obtendo-se o pesos do produto e apartir das dimensões do tanque e da densidadedo produto chega-se ao nível. Ver figo 25.

a) Célula de carga elétricaÉ um dispositivo eletromecânico que transformaas

variações de força ou peso em variações detensão.

A variação de tensão pode ser calibrada

- 4.10 - SMAR - CENTRO DE TREINAMENTO

Hermeticamente fechada no interior da célula de

carga estão um ou mais jogos deextensômetros, ligados a um elemento de aço dealta resistência. Os extensômetros são ligadoseletricamente para formar um ponte deWheatstone equilibrada.

a) Célula de carga elétricaÉ um dispositivo eletromecânico que transformaas

variações de força ou peso em variações detensão.A variação de tensão pode ser calibradadiretamente em valores de carga aplicada acélula. De construção simples, as células decarga extensiométricas tiram proveito de todasas características dos extensômetros de

resistência (Strain Gauge).

H = Distância do emissor/receptor ao fundo do tanqueh = Nível de líquidov = Velocidade do som no ar ou gás da parte superior do

tanquet = Tempo medidoH h = Parte vazia do tanque = v . t/2

Como a temperatura influi sobre a velocidade dosom poderá ser feita uma medida mais precisa,medindo-se a temperatura do ar no tanque erealizando-se uma compensação automática.Este tipo de medidor, não tendo nenhum contatocom o líquido a medir, serve para a deteminaçãodo nível em líquidos muito corrosivos ou quefacilmente cristalizam.

4.3.5 MEDiÇÃO TIPO UL TRASSOMOs dispositivos do tipo ultra-sônico podem serusados para a medição contínua de nível ouatuarem como sensores de nível pré­determinado (chave de nível).

Este tipo de medição se baseia na emissão deum sinal de ultrassom (onda sonora acima de 20kHz) que será refletido na superfície do líquido ecaptado por um receptor. O conjunto emíssorreceptor pode ser instalado no topo doreservatório. Esta técnica de medição, chamadaeco-sônica, mede o lapso de tempo gasto pelaonda desde o instante em que é gerada até oinstante em que retoma ao receptor, conformetig.27.

I h = H - (v . t )/2 I

Onde:

y

x

jBASE

y

COLUNA DESUPORTE DECARGA COMEXTENSfÓMETROS

DOS CABOS PARAFONTE DE AL1MENTA­çAo E CONéXAo DOSINAL DE SAlDA

Fig. 26 CÉLULA DE CARGA

DlAFRA.G~SF1.ExivEIS

CORPO-..

CAMARA HERMÉ­TlCAMENTE SELA­DA DO MEDIDOR

O princípio de operação baseia-se na deflexãodo elemento de aço que altera a resistência dosextensômetros, desiquilibrando assim o circuitoda ponte. Com isto, a tensão gerada na ponteserá proporcional a carga aplicada a célula.

II~I~Ioül

4.3.6 MEDiÇÃO POR RADIAÇÃO

Alguns materiais de alto peso molecular tem atendência de se desintegrar produzindo trêsformas básicas de radiação: Alta, Seta e Gama.A radiação Alfa é de muito pouca penetração. ABeta é constituída de elétrons que semovimentam em altas velocidades. A Gama éformada por ondas eletromagnéticas com grandecapacidade de penetração e é justamente essa,usada na medição de nível.

Os medidores de nível que utilizam radiaçõesnucleares se distinguem pelo fato de seremcompletamente isentos do contato com osprodutos que estão sendo medido. Além disso,dispensam-se sondas ou outras técnicas quemantém contato com o produto, tornandopossível, em qualquer momento, realizar amanutenção desses medidores.

Fig. 27 - MEDIDOR ECOSSÔNICO

SMAR - CENTRO DE TREINAMENTO - 4.11 -

Fig. 28 - MEDIDOR DE NíVEL POR RAIOS GAMA

o sistema de medição por radiação consiste emum emissor de raios-gama (Cobalto 60, Césio137, etc.) montado verticalmente na lateral-dotanque. Do outro lado do tanque, termos .umdetetor de radiação, por exemplo do tipoContador Geiger, que transforma a radiaçãogama recebida, em um sinal elétrico de correntecontínua. Ver figo 28.

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'"" SENSORGEIGER

fIlOICAOOR

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produz uma corrente pulsante, que pode serdetectada sob a forma de uma corrente média,

ou por um processo de contagem. Para se obtermaior sensibilidade, podem ser usados doistubos Geiger-Muller em paralelo.

4.3.7 MEDiÇÃO TIPO CAPACITIVO

o medidor de nível tipo capacitivo, consiste deuma sonda vertical inserida no vaso no qual se

deseja monitorar o nível. A sonda pode serisolada ou não, e serve como uma das placas docapacitar. A outra placa é formada pelas paredesdo vaso e o fluído comporta-se como dielétrico.A capacitância é medida por um circuito ponteCA, exitado por um oscilador de alta frequência(500 kHz a 1,5 MHz). Ao variar o nível no interiordo vaso, altera-se as proporções entre o líquidoe o vapor, e como a constante dielétrica damaioria dos líquidos é maior que a dos vapores,as variações de nível se traduzem em variaçõesquase lineares de capacitância. A figo 30 ilustraa instalação de uma sonda capacitiva paramedição de nível de um líquido isolante em umvaso com paredes condutoras.

Como a transmissão dos raios é inversamenteproporcional a massa do líquido do tanque, aradiação captada pelo receptor é inversamenteproporcional ao nível do líquido, já que o produtobloqueará parte da energia emitida.

É mostrado, também, o circuito elétricoequivalente. No circuito, C1 representa acapacitância apresentada pelo isolador de sondae é constante. As capacitâncias C2 e C3

representam os efeitos das constantes dielétricasdas fases de vapor e líquido, respectivamente.O valor do resistor R deve ser muito elevado

(tendendo ao infinito) e representa a resistêncaefetiva entre a sonda e as paredes do vaso.

Fig. 30 - MEDIDOR DE NíVEL POR CAPACITÂNCIA

Se o fluído for condutor, uma corrente fluirá entreas placas do capacito r prejudicando a precisão.Sondas com revestimento total de teflon oumaterial isolante similar deverão então serusadas. Neste caso, o revestimento da sonda éo dielétrico enquanto que o fluído comporta-se

Ce=Cl +C2+C3

R--

S = SONDAi = ISOlADORV = VASO

C3

R--

TI :-I

I ,

~~

C2

I

+

I' I' I +

Fig. 29 - DETECTOR GEIGER-MUllER

Com respeito ao receptor do tipo Geiger-Muller,figo 29, são formados por tubos de pequenosdiâmetro (15 à 20 mm) e construídos comparedes bem finas. Intemamente contém um gásinerte, sob uma pressão de 100 mmHg. Na partecentral é colocado um eletrodo com a forma de

um fio fino, ligado a um potencial tal, quequalquer partícula radiante produz um par deíons, através de choques, dá origem a umaavalanche de elétrons, por efeito demultiplicação. Essa avalanche de elétrons

RADIAÇ~ ••

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