Medição de nívelEng. Mecânica

Professora: Adriellen Lima de SousaE-mail: adriellen.sousa@ifsc.edu.br

2019/02

Nível

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

Régua ou gabarito

Régua ou gabarito

● Consiste em uma régua graduada que tem um comprimento conveniente para ser introduzida no reservatório a ser medido. A determinação do nível se efetuará através da leitura direta do comprimento molhado na régua pelo líquido.

Visores de nível

Visores de nível

Visor de nível

● Este medidor usa o princípio dos vasos comunicantes. O nível é observado por um visor de vidro especial, podendo haver uma escala graduada acompanhando o visor. São simples, baratos, precisos e de indicação direta. Esta medição é feita em tanques abertos e tanques fechados. Nessa medição pode-se usar vidro reflex, para produtos escuros sem interfaces, ou vidro transparente, para produtos claros e com interface.

Visores de nível

Bóia ou flutuador

Bóia ou flutuador

● Consiste numa bóia presa a um cabo que tem sua extremidade ligada a um contrapeso. No contrapeso está fixo um ponteiro que indicará diretamente o nível em uma escala. Esta medição é normalmente encontrada em tanques abertos. Poderá ser flutuador- haste ou um flutuador-cabo.

Bóia ou flutuador

Bóia ou flutuador

Medição descontínua com Bóia

● Este tipo de medidores é utilizado como chave de nível para indicar nível alto ou baixo e esta informação também serve fazermos o intertravamento com bombas.

Medição descontínua com Bóia

Medição descontínua com Bóia

Deslocador (Displacer)

● Este medidor de nível é provido de um detector que utiliza o princípio de Arquimedes que diz: “Um corpo imerso em um líquido sofre a ação de uma força vertical dirigida de baixo para cima igual ao peso do volume do líquido deslocado.” A esta força exercida pelo fluido no corpo nele submerso é denominado de empuxo, será maior quanto maior for a densidade do líquido. Na realidade o que instrumento mede é o peso aparente, que é a diferença entre o peso real e a força de empuxo.

Deslocador (Displacer)

● O deslocador pode trabalhar diretamente no interior do equipamento ou dentro de um compartimento denominado câmara.

Displacer

Displacer

Displacer

Por pressão diferencial

● Na medição de nível, utilizando-se dispositivos do tipo pressão diferencial, mede-se a pressão da coluna líquida produzida pelo líquido para determinar o seu nível.

Por pressão diferencial

● O valor da pressão exercida pela coluna líquida é dada por:

● Se a densidade do líquido for conhecida e ela não variar de forma substancial, o nível (altura da coluna líquida) pode ser medida de forma inferencial através da medição da pressão.

Por pressão diferencial

Por pressão diferencial – tanques abertos

Por pressão diferencial – tanques abertos Supressão de zero

Por pressão diferencial – tanques pressurizados

Ultrassom

Ultrassom

Medição de nível por ultrassom

● O ultrassom consiste em uma onda sonora cuja frequência de oscilação é maior que aquela sensível pelo ouvido humano. A propagação do ultrassom depende, portanto, do meio (sólido, líquido ou gasoso). Assim, a velocidade do som é a base para a medição através da técnica de eco, usada nos dispositivos ultrassônicos.

● As ondas ultrassônicas são refletidas com o mesmo ângulo de incidência, por isso é importante que o instrumento seja montado perpendicularmente a superfície do produto. Neste caso, a medição de sólidos pode ser problemática, pois como a superfície é irregular, ela tende a dissipar a reflexão do som. Um desalinhamento pode causar significativa degradação na performance do instrumento.

Medição de nível por ultrassom

● As principais vantagens da medição ultrassônica é a inexistência de partes móveis no sistema, além da capacidade de medição sem contato com o produto.

● A medição de nível com este instrumento não depende do conhecimento de diversas propriedades do processo (densidade, condutividade, capacitância, etc.)Dispositivos ultrassônicos não devem ser instalados em áreas onde existam fortes campos elétricos (motores, geradores, etc.)

Por condutividade

Medição por condutividade

● Nos líquidos que conduzem eletricidade, podemos mergulhar eletrodos metálicos de comprimento diferente. Quando houver condução entre os eletrodos, teremos a indicação de que o nível atingiu a altura do último eletrodo alcançado pelo líquido

Por proximidade (sonda capacitiva)

Medição capacitiva por proximidade

● A capacitância é convertida por um circuito eletrônico numa corrente elétrica, sendo este sinal indicado em um medidor. A medição de nível por capacitância é feita sem contato, através de sonda de proximidade. Esta sonda consiste em um disco que compõe uma das placas do capacitor. A outra placa é a própria superfície do produto ou a base do tanque.

Radar (onda não guiada)

Radar

● Os transmissores do tipo Radar emitem ondas eletromagnéticas curtas com frequência na faixa de 5 a 25Ghz e se propagam na velocidade da luz (300.000 km/s).

● O sinal eletromagnético emitido (ECO) é refletido ao incidir sobre a superfície do produto (líquido ou sólido) com constante dielétrica diferente do meio gasoso (usualmente ar). O sinal refletido é captado e utilizado na medição do nível do produto.

Radar

● Os instrumentos do tipo radar podem operar com base no tempo decorrido entre a emissão e recepção da onda refletida, ou podem operar com base na diferença de frequência entre a onda emitida e refletida (FMCW – Modulação Contínua de Frequência de Onda).

● Os dispositivos que operam com base no tempo decorrido funcionam de maneira semelhante aos dispositivos ultrassônicos. Os medidores do tipo radar podem utilizar antenas do tipo parabólica ou do tipo cônica, podendo medir níveis de até 40m.

Radar (onda não guiada)

Radar (onda guiada)

Radar (onda guiada)

● Os dispositivo do tipo radar podem utilizar também hastes ou cabos no lugar da antena.

● Conhecidos como radar com onda guiada ou TDR (Reflectometria no Domínio do Tempo), estes medidores enviam pulsos de sinais eletromagnéticos guiados através de condutores (haste, coax ou cabo), diminuindo a perda do sinal no meio.

Célula de carga - Medição de nível de sólidos

Célula de carga - Medição de nível de sólidos

● É muito comum a indústria em geral utilizarem células de cargas para a medição de nível de sólidos;

● Na realidade a célula de carga é um sensor piezoresistivo ou também conhecido como Strain Gauge.

Célula de carga - Medição de nível de sólidos

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.

Célula de carga - Medição de nível de sólidos

Célula de carga - Medição de nível de sólidos

Outras formas de medição do nível

● Medidor tipo borbulhador● Raios gama● Etc