Aula – Medição de NívelAula – Medição de Nível

INS23403 – Instrumentação

Professor: Sergio Luis Brockveld JuniorCurso Técnico em Mecatrônica

Módulo 3 – 2017/1

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Medição de Nível

● Nível é a altura do conteúdo, que pode ser líquido ou sólido.

● Trata-se de uma das principais variáveis utilizadas em controle de processos contínuos.

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Medição de Nível

Através da medição de nível torna-se possível:

● Avaliar o volume estocado de materiais de processos contínuos em tanques de armazenamento;

● Realizar o balanço de materiais de processos onde existam volumes líquidos ou sólidos em reações, misturas etc.;

● Manter segurança e controle de alguns processos onde o nível do produto não pode ultrapassar determinado limite.

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Medição de Nível

1. Métodos de medição de nível:

1.1. Medição Direta: Onde é tomada como referência a posição superior da substância medida.

Ex:

1.1.1. Régua ou gabarito;

1.1.2. Visores de nível;

1.1.3. Boia ou flutuador.

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Medição de Nível

1.2. Medição Indireta: O nível é medido indiretamente em função de grandezas físicas como: pressão, empuxo e propriedades elétricas.

Ex:

1.2.1. Medição de nível por pressão hidrostática;

1.2.2. Medição de nível por pressão diferencial em tanques abertos e pressurizados;

1.2.3. Medição de nível com borbulhador;

1.2.4. Medição de nível por empuxo;

1.2.5. Medição de nível por capacitância;

1.2.6. Medição de nível por ultrassom;

1.2.7. Medição de nível descontínua.

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Medição de Nível

1.1.1. Régua ou gabarito:

Consiste em uma régua graduada que tem um comprimento conveniente para ser introduzida no reservatório a ser medido.

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Medição de Nível

1.1.2. Visores de Nível:

Este medidor usa o princípio dos vasos comunicantes. Quando se tem um único líquido contido em um recipiente, conclui-se que a altura alcançada por esse líquido é a mesma em qualquer que seja a forma do recipiente.

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Medição de Nível

1.1.2. Visores de Nível:

O nível é observado por um visor especial, podendo haver uma escala graduada acompanhando o visor.

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Medição de Nível

1.1.2. Visores de Nível:

Principais características:

● Simples;

● Barato;

● Precisos;

● Indicação direta;

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Medição de Nível

1.1.3. Boia ou flutuador:

Consiste em uma boia presa a um cabo que tem sua extremidade ligada a um contra peso.

No contra peso está fixo um ponteiro que indicará diretamente o nível em uma escala.

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Medição de Nível

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Medição de Nível

1.2.1. Medição de nível por pressão hidrostática:

Neste tipo de medição usamos a pressão exercida pela coluna líquida, para medir indiretamente a o nível.

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Medição de Nível

1.2.1. Medição de nível por pressão hidrostática:

Uma coluna de fluido exerce uma pressão devido ao peso da coluna. A relação entre a altura da coluna, e a pressão do fluido na parte inferior da coluna é constante para qualquer fluido, independe da largura ou formato do reservatório.

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Medição de Nível

1.2.1. Medição de nível por pressão hidrostática:

Neste tipo de medição usamos a pressão exercida pela coluna líquida, para medir indiretamente a o nível.

P=P=δδ*g*h + P*g*h + Patmatm

δδ – Densidade relativa

g – Gravidade

h – Nível (altura)

PPatm atm – Pressão atmosférica – Pressão atmosférica

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Medição de Nível

1.2.1. Medição de nível por pressão hidrostática:

Exemplo: Determine o nível de água em um tanque onde o sensor indica uma pressão de 150 kPa.

Dados: Patm = 1atm = 101 kPa, δ = 1000 kg/m^3 e g= 9,81 δ = 1000 kg/m^3 e g= 9,81 m/s^2.m/s^2.

P=P=δδ*g*h + P*g*h + Patmatm

P- PP- Patmatm==δδ*g*h *g*h

h = (P- Ph = (P- Patmatm)/()/(δδ*g)*g)

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Medição de Nível

1.2.2. Medição de nível por pressão diferencial:

Para maior facilidade de manutenção e acesso ao instrumento, muitas vezes o transmissor é instalado abaixo do tanque.

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Medição de Nível

1.2.2. Medição de nível por pressão diferencial:

Se o problema não for contornado, o transmissor indicará um nível superior ao real.

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Medição de Nível

1.2.2. Medição de nível por pressão diferencial:

Em tanques pressurizados o transmissor é conectado na parte superior do tanque.

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Medição de Nível

1.2.3. Medição de nível com borbulhador:

Ajusta-se a vazão de ar ou gás até que se observe a formação de bolhas em pequenas quantidades.

Medidor de pressão

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Medição de Nível

1.2.4. Medição de nível por empuxo:

Fundamenta-se no 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 fluido deslocado”

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Medição de Nível

1.2.4. Medição de nível por empuxo:

E=V δE=empuxo

V=volumeδ=densidade

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Medição de Nível

1.2.4. Medição de nível por empuxo:

A técnica de medição de nível por empuxo pode ser aplicada para a medição de nível em tanques com líquidos diferentes.

E=V 1 δ1+V 2 δ2

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Medição de Nível

1.2.5. Medição de nível por capacitância:

O medidor de nível capacitivo mede a capacitância entre o eletrodo submergido (sonda capacitiva) em relação as paredes do tanque.

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Medição de Nível

1.2.5. Medição de nível por capacitância:

A medida que o nível do tanque for aumentando, o valor da capacitância aumenta progressivamente devido ao dielétrico ar ser substituído pelo dielétrico liquido.

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Medição de Nível

1.2.5. Medição de nível por capacitância:

A medição de nível por capacitância também pode ser feita sem contato, através de sonda de proximidade. Esta sonda consiste em um disco que compõe uma das placas do capacitor.

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Medição de Nível

1.2.6. Medição de nível por ultrassom:

O ultrassom consiste em uma onda sonora cuja frequência de oscilação é maior que aquele sensível pelo ouvido humano, ou seja, acima de 20 kHz.

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Medição de Nível

1.2.7. Medição de nível por radar:

O radar possui uma antena cônica que emite pulsos eletromagnéticos de alta alta frequência ‘s superfície a ser detectada. A distância entre a antena e a superfície a ser medida será então calculada em função do tempo de atraso entre a emissão e a recepção do sinal.

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Medição de Nível

1.2.7. Medição de nível por descontínua por condutividade:

Nos líquidos que conduzem eletricidade, podem-se mergulhar eletrodos metálicos, quando houver condução entre os eletrodos, teremos a indicação de que o nível atingiu a altura do último eletrodo alcançado pelo líquido.

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Medição de Nível

1.2.7. Medição de nível por descontínua por boia:

Diversas técnicas podem ser utilizadas para medição descontínua, desde uma simples boia acoplada a contatos elétricos, até sensores eletrônicos do tipo capacitivo ou ultrassônico.

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