MINT13_MedicaoNivel

1Prof.: Josue Silva de Morais

UFU - FEELT

Josué Morais, Dr.Universidade Federal de Uberlândia - UFU

[email protected]

Instrumentação IndustrialAula 11: Medição de Nível.

mailto:[email protected]


Medição de Nível

DEFINIÇÃO

DEFINIR A ALTURA DE UM CONTEÚDO DE UM

RESERVATÓRIO QUE PODE SER LÍQUIDO OU

SÓLIDO

Tipos:

• DIRETA

• INDIRETA

• DESCONTÍNUA

• SÓLIDOS


Medição de Nível

MEDIÇÃO DE NÍVEL DIRETA

Referência em relação à posição do plano superior da

substância medida.

Podemos utilizar:

- Réguas ou gabaritos

- Visores de nível

- Bóia ou flutuador


MEDIÇÃO DIRETARÉGUA OU GABARITO

Régua graduada introduzida dentro do reservatório a ser medido.Nível pela leitura direta do comprimento molhado na régua pelo líquido.

Ex: Óleo automotivo.


MEDIÇÃO DIRETA

VISORES DE NÍVEL DE VIDRO

Princípio dos vasos comunicantes.

Nível é observado por um visor de vidro especial

Pode haver uma escala graduada acompanhando o visor.


MEDIÇÃO DIRETA

VISORES DE NÍVEL

Outro tipo de visor que é muito utilizado é o

visor de vidro tubular instalado externamente com válvulas de

bloqueio na parede do tanque.


MEDIÇÃO DIRETAVISORES DE NÍVEL TIPO REFLEX

Instalado em vasos pressurizados.

Não podemos ver a cor do líquido.

• Ar ou gás: luz ambiente refletida.

• Líquido na parte interna: a luz não é refletida.



Instalação:



Instalação em alta pressão:

Vapor entre a vidro e a lâmpada: visores avermelhados

Água entre o vidro e a lâmpada: visores esverdeados


MEDIÇÃO DIRETAVISORES DE NÍVEL COM PALHETAS METÁLICAS

Possui uma bóia magnética que faz com que as palhetas se movam à medida que o nível sobe, mostrando a parte colorida das palhetas


MEDIÇÃO DIRETAVISORES DE NÍVEL COM PALHETAS METÁLICAS


MEDIÇÃO DIRETABÓIA OU FLUTUADOR

Bóia 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.


MEDIÇÃO DIRETABÓIA OU FLUTUADOR

INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral

http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral


Medição de NívelMEDIÇÃO DIRETABÓIA OU FLUTUADOR




Medição de Nível

• MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA

• Neste tipo de medição são usadas propriedades

físicas ao nível como:

• Pressão

• Empuxo

• Radiação

• Propriedades elétricas




Medição de NívelMEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA

Usamos a pressão exercida pela altura da coluna líquida, para medirmos indiretamente o nível.


Onde:P = Pressão em mm H2O ou polegada H2O,

h = nível em mm ou em polegada,

dr = densidade relativa do líquido em relação à água na temperatura ambiente.

P = h x dr




SUPRESSÃO DE ZERO (pressão na câmera de alta)

Transmissor é instalado abaixo do tanque:

- Facilitar o acesso

- Falta de plataforma fixadora em torno de um tanque

Uma coluna líquida se formará dentro da tomada de impulso e o transmissor indicará um nível superior ao real.





SUPRESSÃO DE ZERO


SUPRESSÃO

DE ZERO




SUPRESSÃO DE ZERO (pressão na câmera de alta)

Exemplo: Cálculo de pressão para este tipo de montagem.

• Quando o nível estiver

em 0%:

P0% = h . d

P0% = 1000 . 1,2

P0% = 1200 mmH2O

• Quando o nível estiver

em 100%:

P100% = h . d

P100% = (2000 + 1000) . 1,2

P100% = 3000 . 1,2

P100% = 3600 mmH2O

Range: 1200 a 3600 mmH2O





ELEVAÇÃO DE ZERO – camera de baixa pressao com coluna liquida

Utilizada em tanques fechados e

pressurizados.

A pressão “H” é a soma da pressão da

superfície do líquido e a pressão da

coluna de líquido no fundo do

reservatório. A pressão “L” é conectada

na parte de cima do tanque.





ELEVAÇÃO DE ZERO

ELEVAÇÃO

DE ZERO




Medição de Nível

ELEVAÇÃO DE ZERO – camera de baixa pressao com coluna liquida

Exercícios: Determine o pedido.

a) Range do instrumento: mmH2O

b) Saída do instrumento quando o P FOR = 0 mmH2O : psi

MEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA

C1

CA1



Slide 22

C1 -10000 a 10000

9 psiCarlos Eduardo Ferrante do Amaral, 9/15/2011

CA1

-10000 a 10000

9 psiCarlos Amaral, 9/30/2011


Medição de NívelMEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO COM BORBULHADOR

Um tubo é inserido no líquido em um vaso.Para que o ar consiga escapar pela extremidade inferior do tubo será

necessário uma pressão de ar igual ou maior à coluna líquida existente no

vaso.



Necessitamos de uma pressão do ar ou gás ligeiramente superior à máxima

pressão hidrostática exercida pelo líquido (normalmente 20% a mais). Ajustamos a

vazão de ar ou gás até que se observe a formação de bolhas em pequenas

quantidades.

Na tubulação pela qual fluirá o ar ou gás, instalamos um indicador de pressão que

indicará um valor equivalente a pressão devido ao peso da coluna líquida.



- Usado em tanques submerso ou torres de resfriamento

- Afastamento de 1 polegada do fundo

- Terminação do tubo em 45 graus

-½ polegada


Medição de NívelMEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO POR EMPUXO

Princípio de Arquimedes

“Todo o 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.”


Medição de Nível

E = Vd .

Onde:

E= empuxo

V= volume deslocado= densidade ou peso específico

do líquido

e Pa = W – E

Pap= Peso aparente

W= Peso real do flutuador

E= força de empuxo

MEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO POR EMPUXO









INTERFACE ENTRE 2 LÍQUIDOS:

Consideremos dois líquidos com pesos específicos diferentes 1 e 2.O empuxo será dado por: Et = E1 + E2

onde: E1 = V1 . 1 e E2 = V2 . 2

Assim para diferentes valores de altura de interface, teremos diferentes variações

de empuxo.



Exemplo: Separadores trifásicos


Medição de NívelMEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO POR RAIOS GAMA

Isentos do contato com os produtos que estão sendo medidos.

Manutenção sem a interferência no processo.

Indicação e controle de materiais de manuseio extremamente

difíceis e corrosivos, abrasivos, muito quentes, sob pressões

elevadas ou de alta viscosidade (sólidos).







(chum

bo)



• Fonte de emissão de raios gamas montado perpendicularmente a tubulação do processo ou montado do lado de fora da parede de um tanque e do outro lado da tubulação ou do outro lado da parede do tanque.

• Câmara de ionização que transforma a radiação Gama recebida em um sinal elétrico de corrente contínua.



Utilizado para a medição de densidade nas indústrias de mineração


Medição de Nível

C = K A

d

MEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIA

Mede a capacitância do capacitor formado pelo eletrodo submergido no

líquido em relação às paredes do tanque.

O elemento sensor geralmente é uma haste ou cabo flexível de metal.


Medição de NívelMEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIA

O sensor de capacitância pode ser aplicado a fluidos não-

condutores e condutores.

No caso de fluidos condutores o eletrodo deve se inteiramente

isolado (com Teflon) para se evitar curto-circuito no sistema de

medição.



Problemas: Incrustações no tubo




Medição de NívelMEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIA + RADIAÇÃO


http://www.youtube.com/watch?v=TRrhouofKFU


http://www.youtube.com/watch?v=TRrhouofKFU


Medição de NívelMEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO POR ULTRASSOM

Materiais piezoelétricos podem ser usados como gerador de ultra-som:

transmissores.

Quando se aplica uma força em uma material piezoelétrico, resulta o

aparecimento de uma tensão elétrica no seu terminal: receptores.





Acima de 20 kHz.

Materiais piezoelétricos

Velocidade de propagação do som:

• Na água, a 10ºC, a é de 1440m/s,

• No ar, a 20ºC, é 343 m/s.





Problemas: Variação com temperatura e espuma.




Medição de NívelMEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO POR RADAR

O sinal de radar, que é emitido por uma antena, reflete na superfície do produto e

retorna depois de um intervalo de tempo, que é proporcional a distância entre a

antena e a superfície do produto.

Ex: Petrobras





O sinal é gerado por um sistema chamado FMCW (Frequency Modulated

Continuous Wave). Esta freqüência gerada é da ordem de 8,5 a 9,9 GHz. A

medição por radar serve para medir distância, nível, volume, líquidos com

espumas, tanques de armazenamento com agitadores etc.





FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave).



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