Aula Medição de Nível INS23403 Instrumentação Professor: Sergio Luis Brockveld Junior Curso Técnico em Mecatrônica Módulo 3 2017/1
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. 31/05/17 2
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. 31/05/17 3
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. 31/05/17 4
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. 31/05/17 5
1.1.1. Régua ou gabarito: Consiste em uma régua graduada que tem um comprimento conveniente para ser introduzida no reservatório a ser medido. 31/05/17 6
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. 31/05/17 7
1.1.2. Visores de Nível: Medição de Nível O nível é observado por um visor especial, podendo haver uma escala graduada acompanhando o visor. 31/05/17 8
1.1.2. Visores de Nível: Principais características: Simples; Barato; Precisos; Indicação direta; 31/05/17 9
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. 31/05/17 10
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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. 31/05/17 12
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. 31/05/17 13
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=δ*g*h + PatmP δ Densidade relativa g Gravidade h Nível (altura) Patm atm Pressão atmosférica 31/05/17 14
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 m/s^2. P=δ*g*h + PatmP atm P- PatmP atm=δ*g*h h = (P- PatmP atm)/( )/(δ*g) 31/05/17 15
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. 31/05/17 16
1.2.2. Medição de nível por pressão diferencial: Se o problema não for contornado, o transmissor indicará um nível superior ao real. 31/05/17 17
1.2.2. Medição de nível por pressão diferencial: Em tanques pressurizados o transmissor é conectado na parte superior do tanque. 31/05/17 18
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 31/05/17 19
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 31/05/17 20
1.2.4. Medição de nível por empuxo: E=V δ E=empuxo V =volume δ=densidade 31/05/17 21
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 δ 1 +V 2 δ 2 31/05/17 22
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. 31/05/17 23
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. 31/05/17 24
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. 31/05/17 25
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. 31/05/17 26
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. 31/05/17 27
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. 31/05/17 28
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. 31/05/17 29
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