II INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL. Prof. Eduardo Calsan Tecnologia em Polímeros

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1 II INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL Prof. Eduardo Calsan Tecnologia em Polímeros

2 Introdução: Define-se nível como sendo a altura de um líquido ou de um sólido, presente dentro de um recipiente, sendo a medida feita a partir de uma referência. Tem como características: expresso por unidades de altura de líquidos ou de sólidos; pode também exprimir volume (litros ou metros cúbicos), peso (quilograma ou toneladas) e capacidade (litros ou metros cúbicos); utilizado para determinar e controlar a quantidade de materiais em um processo; utilizado para controlar a capacidade de tanques que suprem um fluxo constante durante um processo bem como para controlar o armazenamento operacional/controle de custos. 2

3 Utilizado, principalmente nas indústrias química; petroquímica; papel; alimentos; têxtil; tratamento de água (ETA) e efluentes (ETE); usinas geradoras de energia. Categorias: Pode-se classificar a medição de nível em três categorias: 3

4 a) medida de altura: indicada para saber se o nível está acima ou abaixo de um ponto pré-fixado. b) determinação do volume: a medição direta é dada por: onde: V = S.h V = volume do produto contido no reservatório; S = área da secção do reservatório; h = altura do produto contido no reservatório. c) determinação do peso: muito utilizado para se determinar a estrutura do tanque de armazenamento: W = S.P 4

5 onde: W = peso do material; S = área da secção plana do fundo do reservatório; P = pressão devida à altura da coluna de material. Dispositivos para medição de nível Visor de nível Trata-se do mais simples método de verificação de nível em um tanque. Consiste em um tubo de vidro (ou material similar) que está em comunicação com o vaso que se deseja medir. 5

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7 Bóia O movimento do material cuja medição de nível está em evidência é transmitido para o exterior por cabos ou fitas de metal ou através de eixos que atravessam a parede do tanque. A bóia pode ser acoplada a uma ampola de mercúrio ou a um micro interruptor, acionando um controle ligadesliga ou um alarme. O movimento da bóia independe da densidade do material em medida. Porém, turbulência no tanque ou presença de espuma podem comprometer a medição. 7

8 Manômetro A medição do nível de um tanque também pode ser feita utilizando-se um manômetro, instalado no fundo do tanque, cuja faixa de trabalho será entre 0 e a pressão exercida pelo material quando o tanque estiver cheio. Para tanques fechados, utiliza-se manômetros de pressão diferencial. Para tanques que apresentam desníveis, necessita-se calibrar o manômetro com o tanque vazio porém com a coluna de desnível cheia (supressão). 8

9 Sistemas de purga Permite a determinação do nível de líquidos viscosos ou corrosivos, bem como quaisquer líquidos a distância. Para isto, necessita-se de um suprimento de ar ou de gás, a uma pressão ligeiramente maior que a pressão exercida pelo líquido. O borbulhador inclui uma válvula agulha e um recipiente de água, pelo qual deverá passar o ar ou o gás, e um tubo que é mergulhado no tanque. Ajusta-se a vazão do ar ou gás até que se observe a formação de bolhas em pequena quantidade no borbulhador. Nessas condições o ar ou gás escapa lentamente pelo líquido cujo nível se quer medir. A pressão do manômetro é igual à pressão da coluna do líquido. 9

10 manômetro borbulhador 10

11 Flutuador O nível é medido através da força (empuxo) que o material exerce sobre o flutuador. A transmissão da força para o exterior do tanque é feita com um tubo de torque apropriado evitando-se, assim, problemas com selagem. 11

12 Sistema eletrônico por condução Num tanque cujo material seja condutor de eletricidade, coloca-se um ou mais eletrodos cuja finalidade será formar um caminho para a condução de corrente elétrica. Na figura foi utilizada uma bóia permitindo o fechamento de um circuito elétrico com a variação do nível. 12

13 Sistema eletrônico capacitivo Pode ser utilizado tanto em materiais dielétricos como em materiais condutores. Para materiais dielétricos, o capacitor é composto de uma haste colocada no interior de um tubo de metal e a capacitância varia de acordo com o nível do material. Para materiais condutores apenas é usada uma haste de material isolante; o segundo eletrodo é composto pelo próprio material. 13

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15 Sistema de radiação Este sistema consta de uma fonte de raios gama fixada em uma parede do tanque e um receptor instalado na parede oposta. A medição é feita quando o material se interpõe ao feixe de raios e o receptor. Com esta interposição obtem-se um sinal elétrico quando o nível ultrapassar um valor pré-fixado. Caso seja necessário, o sistema de medição pode ser movimentado com o auxílio de um sistema servo-motor. 15

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17 Referências: 1- COSTA, Augusto Diniz da. Instrumentação. Vol. 1. São Bernardo do Campo: Editora da ETE Lauro Gomes, Cursos Piping. Instrumentação Elétrica e Pneumática. Santo André, THOMAZINE, Daniel & ALBUQUERQUE, Pedro Urbano Braga de. Sensores industriais. Fundamentos e aplicações. 7. ed.. São Paulo: Editora Érica, VIANA, Ulisses Barcelos. Instrumentação Básica Pressão e Nível. Vitória, SENAI, acessado em 22/04/ acessado em 22/04/ acessado em 22/04/ acessado em 22/04/11. 17