MEDIDORES DE NÍVEL. Viviane Rezende Milagre* RESUMO

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1 MEDIDORES DE NÍVEL Carlos Henrique Ferreira* Natália Andrade Ferreira* Paloma Maira Ribeiro* Viviane Rezende Milagre* RESUMO Os métodos de medições dentro de um ambiente industrial é de suma importância, principalmente quando se pretende automatizar os processos, pois para adquirir os valores desejáveis e dentro dos padrões, sem ter a necessidade de interferência direta da ação humana é imprescindível a adaptação dos medidores nos locais adequados, de forma a facilitar o controle, o processo e saída de informações.o tipo de sensor a ser usado na aplicação depende de uma série de fatores, neste trabalho referencia-se a os sensores de nível, seus funcionamentos, aplicações e finalidades. Os sensores de nível medem os níveis das substâncias líquidas ou sólidas que fluem. As medições se dão pela detecção dos níveis, que mensuram se a substância está acima ou abaixo de uma área limitada, acionado ou não um dispositivo que faça do processo umaetapa contínua e regulável. Palavras chave: Métodos de medições. Sensores de nível. Medidores diretos e indiretos. 1 INTRODUÇÃO Este documento tem a finalidade de ampliar o conhecimento da equipe em relação aos medidores de nível, assim como expressar o conhecimento adquirido para os demais membros da turma. Compreendendo a importância dos geradores de índices no processo, pela gestão dos processos e produtos, sendo eles mensurados através dos sensores.

2 Como engenheiros de produção, o foco é compreender como gerir os processos automatizados, a fim de otimizar o processo em si, com redução de despesas com consumos abusivos de determinadas matérias - primas e produtos em processos e produtos já industrializados, efetuando o controle de estoques, o que consequentemente reduzem as perdas e geram dados para serem quantificados. 2 MEDIDORES DE NÍVEL A medição de nível é uma medição amplamente utilizada nas aplicações industriais, com grande importância, muito simples em seus conceitos, mas que na prática requer artifícios e técnicas avançadas. Existe uma variedade de sistemas de medição de nível envolvendo líquidos, sólidos, vapor, gases; sendo que cada um possui suas vantagens e desvantagens. Com o avanço tecnológico e exigências com padronização dos processos, existem hoje no mercado equipamentos com alta exatidão para contribuir para eficiência de diversos processos. A definição de nível é, a altura do conteúdo de um reservatório ou tanque de armazenamento, onde podemos avaliar o volume estocado de produto, determinando e controlando a quantidade de material em processo levando ainda em conta a segurança, onde o nível do produto não pode ultrapassar determinados limites. Além disso, existe a condição de monitoração visando controle operacional de custo e proteção ambiental. A medição de nível, embora muito simples em seus conceitos, requer na prática artifícios e técnicas avançadas, principalmente para fins operacionais e de custos. É uma medição amplamente utilizada nas mais diversas aplicações industriais. Existe uma variedade de sistemas de medição de nível envolvendo líquidos, sólidos, vapor, gases; sendo que cada um possui suas vantagens e desvantagens. Os medidores podem variar em complexidade desde simples visores para leituras locais até indicação remota, e controle automático. Com o

3 avanço tecnológico e exigências dos processos com exatidão, variabilidade dos processos, otimização de matéria-prima, existem hoje no mercado equipamentos com alta exatidão e desempenho. 2.1 Medição Direta A medição direta pode ser feita medindo diretamente a distância entre o nível do produto e um referencial anteriormente definido. Neste tipo de medição pode-se utilizar a observação visual, como por exemplo, réguas, gabaritos, visores de nível de vidro, boia ou flutuador.no caso de réguas e gabaritos uma régua graduada é introduzida dentro do reservatório a ser medido. O nível é pela leitura direta do comprimento da régua pelo líquido,um exemplo é o óleo automotivo. Visores de nível de vidro o nível é observado por um visor de vidro especial, pode haver uma escala graduada acompanhando o visor. Outro tipo de visor que é muito utilizado é o visor de vidro tubular instalado externamente com válvulas de bloqueio na parede dos tanques.visores de nível tipo reflex são instalados em vasos pressurizados. Onde não se pode ver a cor do líquido. Em ar ou gás a luz ambiente refletida e em líquido na parte interna a luz não é refletida. Também se utiliza visores de nível com palhetas metálicasque possui uma boia magnética que faz com que as palhetas se movam à medida que o nível sobe, mostrando a parte colorida das palhetas. Um tipo bem conhecido de medição de nível direta é a Boia ou Flutuador; A boia é 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.

4 2.2 Medição Indireta É um tipo de medição que se faz para determinar um nível em função de uma segunda variável. Existem vários processos e métodos que estão relacionados, tais como empuxo, capacitância, ultrassônico, por pesagem, radioatividade Medição de nível por capacitância A capacitância é uma grandeza elétrica que existe em duas superfícies condutoras isoladas entre si. O medidor de nível capacitivo mede as capacidades do capacitor formado pelo eletrodo submergido no líquido em relação às paredes do tanque, a capacidade do conjunto depende do nível do líquido. À medida que o nível do tanque for aumentando o valor da capacitância aumenta progressivamente à medida que o dielétrico ar é submetido pelo dielétrico líquido a medir. Figura 1 Medidor de nível capacitivo Medição de nível por empuxo Segundo o Princípio de Arquimedes, todo corpo mergulhado em um fluido sofre aação de uma força vertical dirigida debaixo para cima igual ao peso do volume do fluido deslocado. Esta força é chamada de empuxo, baseado nisso, usa-se um deslocador que sofre empuxo do nível de um líquido, transmitindo para um

5 indicador este movimento. O medidor deve ter um dispositivo de ajuste para densidade do líquido cujo nível está sendo medindo, pois o empuxo varia com a densidade. Figura 2 Medidor de nível por empuxo Medição de nível por ultrassom Utilizado na medição contínua e precisa do nível de produtos líquidos ou sólidos armazenados em tanques, reservatórios ou silos. Baseia-se na emissão de pulsos ultrassônicos de alta frequência por um sensor instalado no tanque/silo que são refletidos pelo material que está sendo monitorado. O sensor utiliza cristais piezoeléctricos de alto desempenho para gerar curtos impulsos de ultrassom, na forma de ondas sonoras. Estes pulsos são direcionados para um alvo específico, de onde é refletida de volta ao transdutor que atua como transmissor/receptor.

6 Figura 3 - Medidor de nível ultrassônico Medição de nível por pesagem A medição de nível por pesagem consiste basicamente na instalação de células de cargas nas bases de sustentação do silo cujo nível se deseja medir. As células de carga podem ser instaladas sob os pontos de apoio da estrutura do silo, de tal forma que o seu peso é nelas aplicado. Figura 4 - Medidor por pesagem.

7 2.2.5 Medidor de nível radioativo Medição do nível de radiação utiliza uma fonte que contém algum tipo de material radioativo como césio ou de cobalto localizado sobre um lado do recipiente enquanto doutro lado contém o detector eletrônico. A radiação gama tem transmissibilidade muito menor através do material que o ar, assim atenuação indica a sua presença entre a fonte e o detector. O conjunto é constituído por uma fonte radioativa que emite radiação e um detector que detecta a radiação atenuada e converte-o em uma percentagem de nível. Figura 5 - Medidor de nível radioativo. 2.3 Aplicação Industrial Indústria Petrolífera Um dos sensores de medição de nível utilizado na área de extração de petróleo é o medidor de nível de interface, que durante a fase de extração se tem um separador de óleo e água e então utiliza-se o medidor para dimensioná-los. Sendo assim é possível separar e observar o nível de interface da mistura, com confiabilidade. Neste tipo de aplicação é utilizado o transmissor de densidade SMAR, com a função de medição de nível de interface com alta exatidão. Essa

8 Medição é direta, e utiliza de transmissores de pressão para detectar e dimensionar os fluidos Indústria Alimentícia Na indústria Alimentícia, é comum o uso de Manômetros principalmente em compressores e junto às válvulas de caldeiras. Podendo ser utilizado para medir líquidos e gases provenientes de tanques e reservatórios, é um instrumento de medição que auxilia na manutenção dos equipamentos, e também no padrão de produção dos produtos. Também muito conhecido como barômetros na industria, tem manutenção de baixo custo, e também valor de aquisição baixo Indústria Siderúrgica A medição dos níveis de carga de Alto-Fornos é crucial para a produção e controle nas Siderúrgicas. Nos Alto-fornos da CSN Companhia Siderúrgica Nacional - por exemplo, existem duas sondas para a medição de nível tipo eletromecânicas e duas sondas tipo radar de microondas, sendo possível medir tanto líquidos e sólidos provenientes do processo, como volume de Gusa, Escória, Aço Líquido entre outros. A sonda de radar, é a substituição mais tecnológica das sondas eletro-mecânicas, porém seu custo é elevado e sua implantação tem sido feita parcialmente Indústria de Papel e Celulose Nas Indústrias de Papel e Celulose, o sensor mais comum é o Medidor de Vazão Ultrassônico, que é um equipamento não intrusivo que mede a vazão pelo princípio de Ultrassom por tempo de trânsito. Qualquer fluído líquido limpo ou com até 10% de sólidos ou bolhas, assim como qualquer gás pode ter a vazão medida

9 por esta tecnologia de medição. A implementação tem um valor alto, sendo assim, apenas industrias de médio grande porte tem a tecnologia disponível. 3 CONCLUSÃO Os medidores de níveis levam em sua utilização uma ampla aplicação, no entanto sua maior contribuição está presente no setor industrial, controlando diversos medidas. Há diversos tipos de sensores, cada qual com uma finalidade específica, cabe ao responsável da área compreender qual o melhor a se utilizar, proporcionando um maior desempenho no processo produtivo, com credibilidade, rapidez e qualidade. Através da automação industrial surgiu a facilidade de ter produtos de qualidade em poucos instantes, basta que haja treinamento adequado e que os equipamentos tenham condições alinhadas de trabalho; se o conjunto destas atividades for realizado adequadamente facilitará a organização industrial, acompanhada pelo desenvolvimento no mercado. 4 REFERÊNCIAS CASSIOLATO, César Medição de nível & nível de interface, Revista Controle & Instrumentação, Edição nº 110, 2005 QUINTANILHA, I. M.; FILHO, R. M. E. Sensores de Nível. Automação Industrial, Rio de Janeiro, UFRJ, p. 1-29, Sensor de nível ultra-sônico. Disponível em: Acessado em 24 de agosto de 2015.

10 Sensores de nível. Disponível em: Acessado dia 28 de agosto de SILVA, Marcus Vinicius M., SOMMAGIO, Davi, Medição de Níveis em Evaporadores com Radares de Onda Guiada, Revista Mecatrônica Atual, Edição 45, 2010.