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MEDIO DE NVEL 1-Introduo A medio de nvel, embora tenha conceituao simples, requer por vezes artifcios e tcnicas apuradas. O nvel uma varivel importante na indstria no somente para a operao do prprio processo, mas tambm para fins de clculo de custo e de inventrio. Os sistemas de medio de nvel variam em complexidade desde simples visores para leituras locais at indicao remota, registro ou controle automtico. Na indstria se requer medies tanto de nvel de lquidos como de slidos. Para facilitar a compreenso costuma-se definir nvel, como sendo a altura do contedo de um reservatrio, que poder ser um lquido ou um slido. Classificao e tipo de medidores de nvel A medida do nvel de um reservatrio contendo lquido ou slido, efetuada a fim de manter esta varivel em um valor fixo ou entre dois valores determinados, ou ainda para determinar a quantidade (volume ou massa) do fluido em questo. Existem dois mtodos de medio que so usados nos processos em geral. a) Mtodo de Medio Direta a medio que se faz tendo como referncia a posio do plano superior da substncia medida. b) Mtodo da Medio Indireta o tipo de medio que se faz para determinar o nvel em funo de uma segunda varivel. A tabela 1, a seguir mostra alguns dos tipos para determinar medio de nvel mais utilizados na instrumentao.

2- MEDIDORES DE NVEL Medidor de Nvel Tipo Rgua ou Gabarito.

Consiste em uma rgua graduada que tem o comprimento conveniente, para ser introduzido dentro do reservatrio onde vai ser medido o nvel . A determinao do nvel se efetuar atravs da leitura direta do comprimento marcado na rgua, pelo lquido. So instrumentos simples e de baixo custo permitindo medidas instantneas. A graduao da rgua deve ser feita a uma temperatura de referncia, podendo estar graduada em unidades de comprimento, volume ou Massa. PRINCPIO DE OPERAO Uma bia, de dimetro especificamente calculado de acordo com a densidade do produto, fixada em um cabo de ao inox que passa por uma seqncia de roldanas, movendo um indicador do lado externo do tanque. O indicador (ponteiro) desliza sobre uma rgua graduada, por exemplo em metro ou em litro, indicando o valor medido.

Visores de Nvel Aplica-se nestes instrumentos o princpio dos vasos comunicantes. Um tubo transparente colocado a partir da base do reservatrio at o seu ponto mais alto, permitindo a leitura precisa do nvel do lquido, mesmo para altas presses. Os visores de nvel se destinam exclusivamente monitorao do nvel de lquido ou da interface entre dois lquidos imiscveis, em vasos, colunas, reatores, tanques, etc. submetidos ou no presso. Os visores so aplicados quase na totalidade dos casos de monitorao local do nvel, devido ao seu baixo custo em comparao com outros tipos de instrumentos, a no ser em casos onde a presso e temperatura sejam excessivas e impeam a sua utilizao. Devido s suas caractersticas construtivas, os visores de nvel so de fcil manuteno e construdos de maneira a oferecer segurana na operao. Para atender as mais variadas aplicaes em diversos processos existem atualmente os visores do tipo tubular, de vidro plano, magnticos e os especiais para uso em caldeiras. Todos sero analisados um a um nos itens subseqentes.

A - Visores de Vidro Tubular Estes visores so normalmente fabricados com tubos de vidro retos com paredes de espessuras adequada a cada aplicao. Estes tubos so fixados entre duas vlvulas de bloqueio de desenho especial atravs de unio e juntas de vedao apropriadas a cada especificao de projetos . O comprimento e o dimetro do tubo iro depender das condies a que estar submetido o visor, porm convm observar que os mesmos no suportam altas presses e temperaturas. Para proteo do tubo de vidro contra eventuais choques externos, so fornecidas hastes protetoras metlicas colocadas em torno do tubo de vidro ou com tubos ou chapas plstica envolvendo o mesmo.

Os tubos de vidro tm dimetros normalizados onde para cada dimenso esto relacionados valores de presso e temperatura mximas permissveis. Devido s caractersticas construtivas, os visores de vidro tubular no suportam altas presses e temperaturas, bem como apresentam alta probabilidade de quebra acidental do vidro por choque externo. Devido s limitaes quanto a sua resistncia a segurana, os visores de vidro tubular so recomendados para uso em processos que no apresentam presses superiores a cerca de 2,0 bar e em temperaturas que no excedam a 100 graus Celsius. No se recomenda o seu uso com lquidos txicos, inflamveis ou corrosivos, visto que a fragilidade destes instrumentos aumenta a possibilidade de perda de produto contido no equipamento.

B - Visores de Vidro Plano Os vidros planos substituram, ao longo dos anos, quase a totalidade dos visores tubulares. Esse fato decorre da inerente falta de segurana apresentada pelos visores tubulares em aplicaes com presses elevadas. Atualmente, os visores planos representam cerca de 90% das aplicaes de visores de nvel em plantas industriais. So compostos de um ou vrios mdulos onde se fixam barras planas de vidro. Estes mdulos so conhecidos como sees dos visores. Apesar da diversidade de modelos e fabricantes, cada seo apresenta uma altura variando de 100 a 350 mm e, dependendo do desnvel a ser medido, os visores podem ser compostos de vrias sees (visor multisseo). Contudo, recomendase que cada visor tenha, no mximo, quatro sees. Ultrapassa esse limite, o peso da unidade torna-se excessivo e o visor pode deixar de ser auto-sustentvel, necessitando de suportes adicionais. Caso sejam previstas variaes amplas na temperatura do fluido, o visor dever ser provido com loops de expanso para possibilitar a dilatao ou contrao resultantes.

Recomendaes para instalao e operao eficiente Geralmente a instalao de um visor de vidro requer os seguintes acessrios adicionais : Vlvulas de isolao das tomadas de amostra (vlvula 1 e 2). Vlvula de bloqueio junto ao visor, normalmente, so vlvulas de trs vias (3 e 4) que permitem conectar o visor tubulao de tomada no equipamento ou sada de dreno ou respiro. Vlvula de dreno ( 5 ) instalada na extremidade inferior do visor. Eventualmente poder ser instalada tambm uma vlvula para respiro em lugar do plugue mostrado na Fig. 08. A especificao da classe de presso, material e outras caractersticas das vlvulas, tubo e do prprio visor devem seguir a especificao do equipamento a ele relacionado. Vrias opes para instalao de instrumentos de nvel podem ser usadas.

Por segurana, as vlvulas de bloqueio do visor podem ser dotadas de uma esfera de reteno que previna a descarga de fluido para atmosfera se, porventura, ocorrer a quebra do vidro ou vazamento excessivo no visor. Quando se deseja maximizar a viabilidade, as vlvulas de bloqueio devero ser instaladas lateralmente. Por outro lado, para facilitar o posicionamento do visor em relao ao observador podero ser instaladas vlvulas off-set que permitem a comunicao sem obstrues entre a conexo ao visor e a sada de dreno ou respiro, j que a haste da vlvula deslocada lateralmente em relao ao canal de comunicao visor-dreno/respiro.

Quando instalados em vasos onde tambm se encontram instrumentos de medio contnua de nvel recomenda-se que os visores cubram uma faixa maior que a destes, de forma a facilitar o ajuste ou verificao de funcionamento dos medidores. Os visores de vidro devem ser instalados em posio que permita ao operador uma boa visibilidade e fcil acesso para manuteno do tubo de vidro, das vlvulas e juntas. O vidro deve ser mantido sempre limpo e verificadas sempre as condies das juntas de vedao e vlvulas de bloqueio.

Medidor de nvel por borbulhador

Neste tipo de medio, um tubo inserido no lquido em um vaso. Uma das pontas devidamente preparada submersa no lquido cujo nvel se deseja medir e atravs da ponta superior fornecido ar ou gs inerte permanentemente. O princpio no qual se baseia este tipo de medio que ser necessrio uma presso de ar igual coluna lquida existente no vaso, para que o ar vena este obstculo e consiga escapar pela extremidade inferior do tubo. Na medio necessrio que se possa saber se a presso exercida pela coluna de lquido est sendo vencida ou no, e isto se torna possvel com o escape das bolhas de ar pela ponta imersa no tubo. Isto representa um pequeno valor adicional na presso de ar, desprezvel, desde que o borbulhamento no seja intenso. A medida se faz atravs de um instrumento receptor que pode ser um manmetro ou qualquer outro instrumento transmissor de presso. A figura seguinte mostra um esquema deste tipo de medidor.

Quando o nvel do lquido sobe ou desce a presso interna do tubo aumenta ou diminui respectivamente acompanhando o nvel; esta variao de presso sentida pelo instrumento receptor. Uma coluna de lquido maior requer, maior presso de ar para que haja expulso de bolhas de ar e para colunas menores, presses menores de ar. Para termos um bom ndice de preciso, necessrio que o fluxo de ar ou gs seja mantido constante em qualquer situao e para conseguirmos esta condio temos diversas maneiras, seja pela utilizao de orifcios de restrio, vlvulasagulha, rotmetros com reguladores de presso diferencial, borbulhadores regulveis, entre outros. As vlvulas-agulha e os orifcios de restrio so utilizados por constiturem limitadores de vazo. Podem ser regulados, no caso das vlvulas-agulha, at obter o borbulhamento ideal e calculado, no caso de orifcios de restrio. J o rotmetro com reguladores de presso diferencial apresentam tima preciso, pois, alm de permitirem vazo de ar ou gs, mantm o fluxo do mesmo constante regulando permanentemente a queda de presso montante e a jusante do rotmetro.

Recomendaes para seleo O mtodo do borbulhamento tal como descrito no indicado para vasos sob presso, visto que uma variao na presso do vaso ir afetar a leitura, somandose coluna de lquido. Isto faz com que o instrumento receptor acuse nvel maior que o realmente existente nos vasos. Sob vcuo ocorre o mesmo. Nestes casos deve-se usar um instrumento de presso diferencial onde uma das tomadas ligada ao topo do equipamento. Os borbulhadores no so recomendados tambm, quando o ar ou gs possa contaminar ou alterar as caractersticas do produto. O ar utilizado deve ser o ar de instrumentos, seco e isento de leo, ou qualquer gs inerte. O lquido no deve conter slidos em suspenso e sua densidade deve manter sempre constante. Recomendaes para Instalao O tubo de medio deve ser instalado firmemente, no permitindo vibraes ou deslocamentos longitudinais. Deve-se cuidar para que equipamentos como agitadores ou serpentinas no interfiram no funcionamento dos borbulhadores. Deve-se, sempre que possvel instal-lo em um ponto onde as variaes de nvel por ondulao da superfcie sejam mnimas e onde possvel instalar quebraondas. A extremidade do tubo imersa no lquido deve ter um corte em ngulo ou um chanfro triangular , com a finalidade de formar bolhas pequenas, garantindo uma presso no interior do tubo o mais estvel possvel.

Chave de nvel mltiplo tipo bia magntica Possui como principais atrativos sua grande simplicidade de operao e manuseio, baixo custo de instalao e facilidade de ajuste. Pode ser utilizado em uma vasta gama de aplicaes, efetuando o controle preciso do nvel de praticamente qualquer tipo de lquido. Seu funcionamento no afetado pr determinadas caractersticas que podem variar no processo, como pr exemplo : temperatura, densidade, condutividade, presso, espuma a alteraes na mistura.

caractersticas Controle mltiplo de nvel Facilidade e rapidez de ajuste Fcil instalao e manuteno Materiais em contato com o processo resistentes corroso Sistema de controle de nvel altamente confivel, verstil e de baixo custo princpio de funcionamento Consiste no livre movimento de uma bia magntica em tubo guia, de acordo com a variao que ocorre com o nvel do lquido. No interior deste tubo guia encontram-se sensores magnticos (reed switches) posicionados em locais predeterminados pelo cliente que so acionados pela passagem da bia.

aplicao Pode ser utilizado para o controle de nvel de vrios tipos de lquidos como : gua, fluidos combustveis (lcool, gasolina, leo diesel, querosene, lubrificantes), fluidos corrosivos, etc. Permite o controle de bombas, implementao de alarmes (sonoros ou visuais), controle de vlvulas, etc.

Chave de nvel bia lateral Desenvolvida para controlar o nvel de lquidos em tanques ou reservatrios, sendo instalada sempre lateralmente.

So extremamente fceis de instalar, manusear e operar, no necessitando de alimentao eltrica para sua operao, uma vez que utiliza um simples contato seco. Seu funcionamento no afetado por determinadas caractersticas como variaes que possam ocorrer de presso e temperatura (desde que dentro dos limites especificados), condutividade ou a presena de espuma, gases/vapores sobre o lquido. caractersticas Baixo custo Fcil de instalar e ajustar Requer manuteno mnima Operao sem alimentao eltrica Verstil : utilizvel em uma infinidade de aplicaes

princpio de funcionamento Uma bia presa em uma de suas extremidades uma haste transmite o movimento do lquido no interior do tanque a um magneto preso outra extremidade desta mesma haste. Por meio de acoplamento magntico, este movimento transferido a um outro magneto existente no interior do invlucro (sem nenhum contato fsico com o magneto anterior), provocando a comutao de um contato eltrico.

APLICAO Alarme de nvel alto/baixo, controle de nvel atravs de dispositivos como bombas ou vlvulas envolvendo os mais diversos produtos como gua, produtos qumicos, entre outros, seja em tanques ou reservatrios so algumas aplicaes tpicas desta chave. Chave de nvel tipo bia pera A chave tipo bia pra um regulador de nvel extremamente simples e confivel, utilizado em uma ampla gama de aplicaes, como por exemplo : controle de nvel alto/baixo, alarmes ou automao de dispositivos eltricos como bombas, vlvulas, etc.

Devido ao seu design exterior e ao material com que fabricado (polipropileno), indicado para os mais diversos meios : desde gua potvel at efluentes e esgotos. PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO A chave de nvel suspensa por um cabo de PVC e possui no interior de seu invlucro selado um microcontato e uma pequena esfera de metal. Conforme o nvel sobe ou desce, a esfera acompanha a inclinao da bia. A mudana do contato (comutao) acontece somente quando o ngulo de inclinao for maior que 45. O ajuste do ponto de atuao feito atravs do contrapeso que acompanha a bia, podendo estar localizado em qualquer posio ao longo do cabo.

Chave de nvel tipo condutiva A chave de nvel condutiva foi desenvolvida para o controle de nvel de produtos lquidos condutivos, podendo controlar at 6 nveis diferentes na verso remota e at 2 pontos na verso compacta, bem como efetuar um controle diferencial, operando bombas, vlvulas, ou qualquer outro dispositivo. O instrumento consiste basicamente de um ou mais sensores (ou eletrodos), um invlucro onde estes so conectados e uma unidade eletrnica, que pode ser integral ou remota contendo a sada de rels.

Como no apresenta partes mveis, requer manuteno mnima. caractersticas Aplicvel no controle de nvel de uma ampla gama de lquidos Controle independente (at 6 pontos) ou diferencial Seguro : utiliza tenso e corrente alternados de baixos valores (no ocorre eletrlise) Simples de instalar e ajustar princpio de funcionamento Baseia-se na condutividade do lquido, isto , na sua habilidade em conduzir eletricidade. As hastes so energizadas com baixa tenso alternada (no h risco de eletrlise) e o comprimento de cada uma determina o nvel exato onde a chave atuar. medida que o nvel do lquido sobe e atinge os sensores, fecha-se o circuito eltrico formado pelos eletrodos, lquido condutivo e referncia, provocando a atuao do respectivo rel. A referncia pode ser a prpria parede do tanque no caso deste ser metlico.

aplicao A chave de nvel condutiva utilizada em diversas aplicaes envolvendo lquidos condutivos como gua, efluentes, produtos qumicos agressivos ou no, alimentcios, entre outros. Alarme de nvel alto/baixo em tanques, reservatrios ou poos profundos ou o controle de bombas/vlvulas so algumas das aplicaes tpicas.

Chave de nvel capacitiva A chave de nvel capacitiva pode ser utilizada para detectar o nvel de uma ampla faixa de produtos como ps, granulados, lquidos condutivos ou isolantes, corrosivos ou inflamveis, polpas, etc., oferecendo confiabilidade, estabilidade e durabilidade a um baixo custo.

Uma vez que no apresenta partes mveis, requer manuteno mnima. O instrumento consiste basicamente de um sensor (sonda) e uma unidade eletrnica. caractersticas Aplicvel no controle de nvel de uma ampla gama de produtos Sem partes mveis requer manuteno mnima Imune formao de incrustaes na sonda Sensibilidade ajustvel princpio de funcionamento A operao da chave de nvel tipo capacitiva baseia-se na variao da capacitncia.Todos os produtos possuem uma caracterstica denominada constante dieltrica, cujo valor maior que aquela apresentada pelo ar (K=1). A sonda do instrumento e a parede do tanque ou reservatrio (ou ainda uma haste de referncia caso o tanque no seja metlico) atuam como as placas de um capacitor. No momento em que o produto entra em contato com a sonda, ocorre uma variao da capacitncia devido diferena de constantes dieltricas que captada pelo circuito eletrnico, provocando a atuao do rel.

Devido ao seu princpio de funcionamento, indicada para o controle de nvel (alto ou baixo) de vrios produtos, tanto slidos como lquidos (ps, granulados, polpas, lquidos corrosivos, inflamveis, etc.), permitindo operar alarmes, vlvulas outro tipo de controle.

Transmissor de nvel hidrosttico O transmissor de nvel hidrosttico (pendular) um instrumento extremamente verstil para medio de nvel em poos ou reservatrios. Possui como principais atrativos sua grande simplicidade de operao e manuseio e baixo custo de instalao. Apresenta uma ampla gama de aplicaes, efetuando a medio precisa do nvel de praticamente qualquer tipo de lquido. Sua construo permite a instalao em locais de difcil acesso ou montagem como reservatrios elevados, tanques estreitos, poos artesianos simples ou subterrneos.

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO Baseia-se na medio da diferena de presso entre a coluna de lquido sobre o sensor (presso hidrosttica) e a presso atmosfrica, que convertida em um sinal de 4-20 mA proporcional ao nvel por meio de um transdutor piezo-resistivo cuja membrana (diafragma) de ao inox pressionada pelo fluido. O sensor suspenso por um cabo que possui em seu interior um tubo de pequeno dimetro (respiro), permitindo ao sensor compensar a presso atmosfrica. Em sua outra extremidade o cabo possui os fios para a conexo eltrica do sinal analgico, seja para um indicador, CLP ou outro dispositivo de monitoramento ou controle. CARACTERSTICAS Construo compacta (ao inox) Sem partes mveis Diversas faixas de medio Sem necessidade de ajustes No afetado pela presena de espuma ou turbulncia Fcil instalao e manuseio APLICAES Monitoramento de gua em : Tanques Reservatrios Poos artesianos Represas Rios

Transmissor de nvel capacitivo apresentao O transmissor de nvel capacitivo um instrumento compacto extremamente verstil, uma vez que pode ser utilizado em uma grande variedade de materiais como lquidos condutivos ou no e materiais slidos como ps e granulados. No apresentam partes mveis, uma vez que sua operao baseia-se no princpio da variao de capacitncia. 1- Display numrico com menu de programao e status de sada 2- Sistema de montagem modular adaptvel a vrias conexes no processo 3 Ponta de prove disponvel em 10, 18 e 28. 4 sinais de sada nos padres industriais

princpio de funcionamento O funcionamento do transmissor capacitivo baseia-se no mesmo princpio do capacitor : a haste do transmissor (que pode ser isolada ou no) forma uma das placas, enquanto a outra formada pela parede do tanque/silo ou por uma haste auxiliar (referncia). A funo do dieltrico executada pelo material a ser medido ou pela isolao da haste do transmissor.

medida que o nvel sobe ou desce, ocorre uma variao na capacitncia, que convertida em um sinal analgico de 4-20 mA proporcional ao nvel atravs do circuito eletrnico. caractersticas Versatilidade : produtos lquidos ou slidos Sem partes mveis Ligao a dois fios Medio at 20 m Manuteno mnima parcial ou total em PVC aplicaes Lquidos condutivos :cidos, bases, solues aquosas, etc. Lquidos no condutivos : solventes, petroqumicos, etc. Slidos : - ps - granulados (gro, areia, carvo, minrios, etc.)

Medio de nvel por presso diferencial usando clula capacitiva A linha de transmissores LD301(SMAR) incorpora a tcnica de medio de presso por clula capacitiva e a flexibilidade e preciso assegurada pela utilizao de microprocessador no seu circuito eletrnico. Projetados para o uso em controle de processos industriais, estes transmissores a dois fios geram um sinal de 4-20 mA em funo de uma presso diferencial aplicada. O sinal de 420 mA pode ser transmitido a longas distncias, limitado apenas pela resistncia da linha, com excelente imunidade a rudos eltricos. Comunicao digital para calibrao remota e monitorao esto disponveis, superpondo um sinal digital no mesmo par de fios que carrega o sinal analgico.

As caractersticas marcantes da linha LD301 so: preciso de 0,075%, rangeabilidade de 40:1, pequenas dimenses e peso, possibilidade de calibrao remota e disponibilidade para controle com algoritmo PID. O transmissor composto de duas partes principais: o sensor (a clula capacitiva) e o circuito eletrnico.

A Clula Capacitiva mostrada esquematicamente na figura acima. No centro da clula est o diafragma sensor (1). Este diafragma flexiona em funo da diferena de presses na clula. Estas presses so aplicadas diretamente aos diafragmas isoladores (2). Estes por sua vez, transmitem as presses aplicadas ao diafragma sensor atravs do fluido de enchimento (3), provocando a deflexo do diafragma sensor. O diafragma sensor tambm um eletrodo mvel. As duas superfcies metalizadas (4) so eletrodos fixos. A deflexo do diafragma sensor percebida atravs da variao de capacitncia entre os dois eletrodos fixos e mvel. O Circuito Eletrnico, medindo a variao de capacitncia, gera um sinal de 4-20 mA em funo da presso diferencial aplicada. Sendo microprocessado, o circuito eletrnico extremamente flexvel e preciso, permitindo obter-se a alta rangeabilidade e preciso. Para

melhorar

ainda

mais

a

performance

do

transmissor,

a

temperatura

constantemente medida e a sada do transmissor continuamente compensada para esta variao.

Transmissores com selo Transmissores com selos remotos permitem que o transmissor no entre em contato direto com o fluido do processo. Selos remotos so teis quando: A temperatura do processo est fora do limite normal de operao do transmissor e no pode ser conduzida nesta condio na linha de impulso O processo corrosivo e requer freqente substituio do transmissor O processo requer materiais especiais, no comuns O processo contm slidos ou viscoso, esta condio poder obstruir a linha de impulso A aplicao requer o uso de conexes sanitrias Exigncia de facilidade de limpeza do processo nas conexes para evitar contaminaes em processos de batelada Necessidade de preencher a linha de impulso periodicamente O selo uma extenso do transmissor. A medio de nvel usa o mesmo princpio dos transmissores sem selo: a presso proporcional ao nvel. A presso na base do tanque corresponde ao altura da coluna de lquido multiplicado pela densidade. A escolha correta do selo remoto importante para manter a boa performance do transmissor de presso.

Uso em tanques abertos Transmissor abaixo da tomada de presso Em tanque aberto, usando sistema de selo simples, com transmissor abaixo do tomada de presso, similar ao transmissor simples usando um capilar preenchido com o fluido do processo. A diferena que a distancia entre a tomada de impulso e o transmissor deve ser calculada com a densidade relativa do fluido de preenchimento ao invs do fluido do processo. Note que deve ser considerada a diferena de altura entre a tomada de presso e o transmissor, e no o comprimento do capilar.

Os setpoints da calibrao de SPAN so: 4 mA = LminS + dS = (0 x 0.9) + (20 x 0.934) = 18.7 inH2O 20 mA = LmaxS + dS = (60 x 0.9) + (20 x 0.934) = 72.7 inH2O Ou 20 mA = 4mA + span, onde o span = (Lmax Lmin)S = 18.7 + 54 = 72.7 inH2O Transmissor calibrado: de18.7 a 72.7 inH2O Transmissor acima da tomada de presso O uso de selos oferece outra vantagem, h maior versatilidade na montagem do transmissor. Ele pode ser localizado acima da tomada de presso. Isto particularmente til quando o tanque est enterrado ou se o transmissor deve se localizado numa rea mais conveniente. O transmissor pode ser montado acima da tomada de presso ao tanto que for preciso desde que a presso contrria (reversa ao selo) no exceda 1 atmosfera (33,9 ps). Quando o selo est abaixo do transmissor, o clculo do nvel um pouco diferente porque a distncia deve ser subtrada do nvel ao invs de ser somada.

Os setpoints da calibrao de SPAN so: 4 mA = LminS dS = (0 x 0.9) (100 x 0.934) = -93.4 inH2O 20 mA= Lmax S dS = (60 x 0.9) (100 x 0.934) = 39.4 inH2O - ou 20 mA = 4 mA + span, onde span = (Lmax Lmin)S = 93.4 + 54 = 39.4 inH2O Calibrao do transmissor: de 93.4 a 39.4 inH2O Na figura acima a mxima distncia(d) do transmissor acima da tomada de presso de 36 ps, ou o equivalente a 1 atmosfera (33,9) dividida pela densidade relativa do liquido de preenchimento (33,9 / 0,934 = 36,3). Esta altura pode ser significantemente limitada se a densidade relativa do liquido de preenchimento for maior que 1,0. Uso em tanques fechados sistema com dois selos Em sistemas fechados, a localizao do transmissor e restrita pela mxima distancia permitida acima da tomada inferior de presso. Em sistemas pressurizados, isto o mesmo que 1 atmosfera, equivalente ao que vimos previamente. Em sub-atmosfera (sistemas de vcuo), o transmissor poder ser montado na altura da tomada inferior de presso ou abaixo. Isto assegura que o transmissor ver sempre uma presso positiva tanto no lado de medio quanto no de referncia.

Em sistemas de dois selos, a distncia entre as tomadas de presso torna-se a referncia de compensao de Zero. Os clculos so os mesmos, apesar de mudar a posio da montagem do transmissor.

Os setpoints da calibrao de SPAN so: 4 mA = LminS hS = (0 x 0.9) (90 x 1.1) = 99 inH2O 20 mA= LmaxS hS = (60 x 0.9) (90 x 1.1) = 45 inH2O ou 20 mA= 4mA + span = 99 + (60 x 0.9) = 45 inH2O Transmissor calibrado: de 99 a 45 inH2O

Consideraes de aplicao Usando selos remotos aumenta o nmero de aplicaes onde transmissores de presso podem ser usados. Entretanto, o conjunto de selagem (selos, capilares e lquido de preenchimento) devem ser escolhidos e montados corretamente para otimizar seu desempenho. As vantagens do selos so as seguintes: So mais fceis de manter o fluido de preenchimento entre a tomada de presso e o transmissor, especialmente para o capilar de referncia (lado de baixa presso) Em sistemas de vcuo, o sistema fechado do selo, ir manter a altura constante para o lado de baixa presso(referncia), o que no acontece com o sistema sem selos Quando se usa selos como extenso para transmissores de presso, a preciso da medio do transmissor permanece a mesma. Entretanto, o uso de selos remotos pode adicionar erros sobre do desempenho geral do sistema. Mudanas na temperatura e na montagem do transmissor so importantes parmetros a serem considerados. . Temperatura Se h significantes mudanas na temperatura do processo o no ambiente, o erro ir variar significativamente com cada combinao de selo, capilar a fluido de preenchimento. Diafragmas de pequenos dimetros ou selos so sensveis a mudanas de temperatura. Diafragmas de grandes dimetros ajudam a minimizar os erros. Longos capilares tambm aumentam o tempo de resposta do transmissor de presso para mudanas no nvel. Fluido de preenchimento geralmente o mais difcil componente a ser escolhido. bom escolher fluidos que tenham mnima expanso e contrao caractersticas com mudanas de temperatura. Fluidos de preenchimento necessitam ser compatveis como o processo. Eles tambm precisam resistir a temperaturas extremas tanto do processo quanto do ambiente. Montagem A montagem do transmissor com unidade de selo tambm importante. Embora o uso de selos permita montagens mais flexveis, mas no ilimitada. Para aplicaes de vcuo, o transmissor dever sempre ser montado abaixo do nvel da tomada de presso inferior. Para tanques na presso atmosfrica ou acima, o transmissor pode ser montado abaixo da tomada de presso inferior mas a distncia multiplicada pela densidade relativa do fluido de preenchimento dever sempre ser menor que o equivalente a 1 atmosfera de presso. Ambas estas

medidas ajudam a prevenir danos ao selo e assegura o funcionamento correto o conjunto. vantagens Amplia a capacidade do transmissor Oferece maior flexibilidade na montagem. No susceptvel a entupimento ou congelamento Mais fcil de controlar. Limitaes Pode sofrer influncia da temperatura. Escolha cuidadosa minimiza este erro. Pequenos spans podem ser difcil de serem medidos quando selos so adicionados ao transmissor. Tempo de resposta aumenta quando usado grandes capilares .

Medio de Nvel por radar O que RADAR ? A palavra RADAR se origina da frase RAdio Detection And Ranging , que foi aplicado para fins militares em 1930 para deteco de avies. Hoje , o RADAR tem muitas aplicaes teis como: deteco de tempestades para ajudar pilotos e estaes metereolgicas para evitarem mal tempo, usado tambm para medir velocidade de automveis para coibir excesso de velocidade e para uma navegao segura para pequenos barcos. Radar tambm similar a eletrodomsticos como o forno microondas. Dispositivos de radar e fornos microondas produzem ambos ondas eletromagnticas . Enquanto o forno microondas usado para aquecer alimentos, o Radar usado tipicamente para determinar distncia e velocidade. Em relao medio de nvel, a cinqenta anos se usa Radar para medir nvel de lquidos e tanques transportadores de produtos qumicos. Neste caso usado para determinar a quantidade de carga que pode ser adicionada sem haver transbordamento. Desde que o Radar tem se tornado um dispositivo preciso de medio de nvel, tem sido usado nas indstrias de petrleo, energia, qumicas, de alimentos e cervejaria, papel e celulose e farmacutica .

Radar Seguro ? Radar um dispositivo que transmite ondas eletromagnticas alimentado por uma fonte de energia. A inteira distribuio das ondas eletromagnticas e chamado de Espectro Eletromagntico.

O espectro define a freqncia e o comprimento de onda de diferentes tipos de ondas eletromagnticas. Freqncia o nmero de vibraes por segundo, e medida em Hertz ou ciclos/segundo. Comprimento de onda a medida do comprimento de cada onda completa e expressa em Metros. Freqncia e comprimento de onda so inversamente proporcionais ; ondas eletromagnticas com alta freqncia tem pequeno comprimento de onda e ondas eletromagnticas com baixa freqncia tem grande comprimento de onda. A freqncias mais comuns so as que so visveis ao olho humano. Outras freqncias comuns incluem as de TV e radio(FM e AM). As rdios FM transmitem sinais de 88 a 108MHz . Nos radares a freqncia na faixa de 3 a 30GHz (gigahertz). Os radares hoje usam de 5 a 10 GHZ. Recentemente foi desenvolvido radares para freqncia de 24 GHz. Usando freqncia de 24 GHz permite que as aplicaes tenham antenas e largura do feixe muito menores , que resulta em fcil instalao, em comparao com os anteriores.

Se voc examinar o espectro eletromagntico inteiro, voc pode ver que altas freqncias como raios gama, raios X e luz ultravioleta so mais perigosas e esto bem acima da freqncia usada nos radares. TIPOS DE SINAIS DE RADAR Os dois tipos mais comum de sinais de onda de Radar usadas para medio de nvel so Radar de Pulsos e FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave onda contnua com freqncia modulada). RADAR DE PULSOS Tambm chamado de radar de tempo de trnsito, transmite um curto e nocontnuo pulso de sinal. O nvel do produto no tanque medido com base no tempo transcorrido entre a sada do sinal do transmissor e a recepo do sinal de retorno (eco). Como as onda eletromagnticas viajam na velocidade da luz( 3000Km/h), o tempo deve ser medido em picosegundos (trilhionsimo de segundo!). Isto muito difcil e caro de ser medido, exigindo que sejam construdos dispositivos eletrnicos muito precisos. Esta dificuldade de medir o tempo de trnsito precisamente pode causar erros na preciso do radar. Em adio a isto, radar de pulsos tem dificuldade de distinguir entre sinais de mltiplos ecos e falsos sinais de retorno, provenientes de agitadores, lminas(ps), escadas e outras obstrues que possam estar no interior do tanque. RADAR FMCW Diferentemente do radar de pulsos, o radar FMCW transmite um sinal contnuo que muda de freqncia. Quando o sinal alcana a superfcie do material, o sinal refletido de volta para o radar. Invs de atentar para o tempo de trnsito, o receptor do radar avalia a diferena de freqncia entre o sinal transmitido e o sinal de retorno. Plotando esta diferena de freqncia em relao ao sinal produzido pelo transmissor, o resultado proporcional distncia, e conseqentemente, ao nvel do tanque.

Caractersticas do sinal de RADAR O princpio bsico do radar a sua capacidade de refletir sobre a superfcie dos materiais baseado na constante dieltrica do material. A constante dieltrica do material diretamente proporcional quantidade de energia eletromagntica que refletida dele. O vcuo tem uma constante dieltrica igual a 1, que significa que no reflexo de sinal de radar. Qualquer material que tiver constante dieltrica maior que 1,8 , como a gua, leo cru, ou amnia, ir facilmente refletir sinais de radar. Quanto maior a constante dieltrica do material , mais sinal ser refletido e disponibilizado para medio de nvel. Por outro lado, sinais de radar tende a atravessar materiais que tem constante dieltrica menor que 1,8 , como o ar, vapor, certos gases, ou espuma. Esta a razo que faz o radar ser uma excelente tecnologia para medio de nvel de materiais em tanques. O ar, vapor e espumas no afetam a medio de nvel, se comparado com outras tecnologias de medio. Em adicional, mudanas na constante dieltrica causada por mudanas na temperatura ou presso tem pouco efeito sobre o sinal. MEDIO DE NVEL Radares determinam o nvel do produto num tanque medindo a parte no preenchida do tanque(ullage). Esta parte no preenchida, ou espao de vapor, a distncia entre o radar e a superfcie do produto(material). A medio de nvel determinada subtraindo da distncia do radar at a base do tanque, esta parte no preenchida.

A reference gauge height (altura de referncia do transmissor) a distancia da base do tanque ao da placa de referncia(strike plate) at a face do radar montado no flange. A altura de referncia do transmissor estabelece o ponto de onde todo o nvel e medies de calibrao so feitas. COMPONENTES BSICOS DE UM RADAR

Na parte superior de um radar tpico, est o invlucro geralmente de alumnio. Nele ficam as partes eletrnicas de processamento do sinal. Esta parte eletrnica o corao do radar. Nela produzida a onda eletromagntica usando um oscilador que converte tenso contnua em microondas ou sinal. Tambm recebe o sinal de retorno.

O sinal passa para a eletrnica atravs de um guia de onda. O guia de onda o percurso entre a eletrnica e a antena. A antena tipicamente uma pea em forma de cone feita de inox. Ela controla a largura do feixe do sinal para ajudar a manter o sinal focado na base e no se espalhar pelo tanque inteiro e dando falsos ecos. O tamanho da antena inversamente proporcional com a freqncia; quanto maior a freqncia, menor ser a antena. APLICAES DE RADAR Radar um mtodo de medio de nvel sem contato. uma alternativa em processos onde a insero de objetos de prova proibido ou o produto corrosivo. O radar insensvel a caractersticas muito comuns de lquidos como mudana de densidade, constante dieltrica ou condutividade. A avanada tecnologia do Radar permite precisa medio de nvel , emitindo sinais seguros em microondas.

Medio de nvel por RADAR em aplicaes menos severas:

Medio de nvel por RADAR em aplicaes severas onde h presena de gases, espuma, poeira e objetos como tubulaes e agitadores:

Controle de nvel por empuxo

Os controladores digitais de nvel so instrumentos acionados por loop. Junto com um sensor do tipo pisto auxiliar de compresso, eles medem as mudanas no nvel de um lquido, no nvel da interface entre dois lquidos ou na densidade de um lquido. Uma mudana no nvel, na densidade ou no nvel da interface no fludo medido causa uma mudana na posio do pisto auxiliar de compresso. Esta mudana transferida para o conjunto do tubo de torque e para o conjunto da alavanca do controlador digital de nvel. O movimento rotativo desloca um m fixado ao conjunto da alavanca, alterando o campo magntico que medido pelo sensor de efeito Hall. O sensor converte o sinal do campo magntico em um sinal eletrnico varivel, o qual convertido no sinal de sada de 4 e 20 mA do controlador digital de nvel. Os sensores de nvel disponveis nas configuraes com e sem gaiola. Os sensores com gaiola proporcionam uma operao mais estvel do que os sensores sem gaiola para recipientes com obstrues internas ou turbulncia interna considervel. Os sensores sem gaiola so geralmente usados em aplicaes que requerem pistes auxiliares de compresso grandes alojados por conexes flangeadas grandes. Hastes de pisto auxiliar de compresso de comprimentos diferentes permitem baixar o pisto auxiliar de compresso at a profundidade desejada. Ajuste simplificado e calibrao... Com o Assistente de Ajuste eletrnico, a partida do controlador digital de nvel simples e rpida. Os alarmes de nvel e temperatura, as tabelas de gravidades especficas, a compensao de calibrao e as tendncias podem ser configurados imediatamente. Os controladores digitais de nvel tambm possibilitam o restabelecimento dos intervalos sem uma referncia de fluido. Sensvel a pequenas mudanas no processo... A precisa converso analgica para digital de alto ganho permite a medio de pequenas mudanas na varivel do processo. Isto permite que os controladores digitais de nvel sejam usados em aplicaes difceis de medio de nvel, interface ou densidade de lquidos. Alm disso, um filtro de entrada e um amortecimento na sada eliminam ondulaes

induzidas pelo pisto auxiliar de compresso no sinal de sada devido turbulncia no lquido. Efeitos reduzidos de temperatura... Um sensor interno de temperatura garante que as alteraes na temperatura ambiente no afetem o desempenho do controlador digital de nvel. Com um sinal de entrada RTD, o controlador digital de nvel tambm pode compensar automaticamente mudanas especficas de gravidade causadas por mudanas na temperatura.

Sensor sem gaiola

Sensor com gaiola

Transmissor e controlador pneumtico de nvel

Modo de controle proporcional, proporcional + reset, folga diferencial (ligardesligar) ou operao de transmissor Controle simples com dial para ajustes de ponto de controle, banda proporcional, reset, zero e amplitude O sensor de pisto auxiliar de compresso mede alteraes no nvel de lquidos, gravidade especfica ou nvel de interface; e o controlador ou transmissor envia um sinal pneumtico que proporcional s alteraes O pisto auxiliar de compresso fica em uma gaiola reforada para montagem lateral de um reservatrio ou pode ser suspenso em um reservatrio sem uma gaiola Conexes ao tanque com flange

Banda proporcional ajustvel para uma total alterao de presso de sada acima de 10 a 100% do comprimento do pisto auxiliar de compresso Banda proporcional ajustvel para uma total Controlador pneumtico alterao de presso de sada acima de 20 a 200% proporcional + Reset do comprimento do pisto auxiliar de compresso Controlador pneumtico Banda proporcional ajustvel para uma total proporcional + Reset com alterao de presso de sada acima de 20 a 200% regulador sem saturao do comprimento do pisto auxiliar de compresso integral Opes de Amplitude ajustvel para uma total alterao de controladores Transmissor pneumtico presso de sada acima de 20 a 100% do e proporcional comprimento do pisto auxiliar de compresso transmissores Controlador pneumtico Folga diferencial ajustvel para uma completa com folga diferencial(ligarmudana de presso de sada de 0 a 100% do desligar) totalmente comprimento do pisto auxiliar de compresso ajustvel Folga diferencial ajustvel para total mudana de Controlador pneumtico sada acima de 25 a 40% do comprimento de com folga diferencial(ligar- pisto auxiliar de compresso ( o ajuste ir variar desligar) com ajuste de acordo com o comprimento, gravidade limitado especifica e presso do pisto auxiliar de compresso) Continuamente ajustvel para colocar a amplitude de menos de 100% em qualquer lugar dentro do Ajuste de Zero(somente transmissores) comprimento do pisto auxiliar de compresso(nvel de interface ou fluido) Controlador proporcional pneumtico Controladores e transmissores Sinal de sada: proporcional ou de reset Ao Controladores de folga direta( aumentando o diferencial com ajuste total nvel aumenta a sada) Controladores de folga ou ao reversa difencial com ajuste limitado 0,2 a 1,0 ou 0,4 a 3 a 15 ou 6 a 30 2,0 bar psig 0 e 1,4 ou 0 e2,0 bar 0 e 15 ou 0 e 30 psig

Presso de alimentao 0 e total

Medio de nivel e distncia com laser Este medidor usa o principio de medio por tempo de trnsito com curtos pulsos de LASER. Ele pode ser operado com praticamente qualquer tipo de placa de superfcie. Sem placas reflexivas e possvel medio de distncia de centenas de metros; com tarja reflexiva possvel medio de mais de 1000m.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO Um gerador de pulsos eltricos periodicamente aciona um diodo semicondutor LASER imitindo pulsos de luz infravermelha, que so colimadas e emitidas pelas lentes de transmisso. Parte do eco do sinal refletido recebido pelas lentes de recepo, e atinge um fotodiodo que gera um sinal eltrico de recepo. O intervalo de tempo entre a transmisso e recepo de pulsos contado por um relgio de freqncia de quartzo estabilizado. O resultado alimenta um microcomputador interno que processa os dados de medio e converte em vrios tipos de sada (4 a 20 mA, 1 a 5 V, ...)

Faixa de medio (dependente do coeficiente de reflexo da tarja) 2) Boa, tarjas com 80% Acima de 400 m

ruim, tarjas com 10% Tarja reflexiva tipo olho-de-gato Distancia mnima 4) incerteza Resoluo Tempo de medio (s) 7) Estatstica de desvio (mm) 8) Divergncia do feixe infravermelho 9) Classe de segurana ( para os olhos) de acordo com a IEC60825-1:2001 Interface de dados

Acima de 150 m Acima de 2000 m 1m tipicamente 25 em pior dos casos 75 mm 2 mm 0.3 / 0.5 / 1 / 2 20 / 15 / 10 / 7 1.6 mrad x 0.5 mrad mm,

RS232 & RS422 (seleo), baud rate entre 300 Bd a 38.4 kBd

Medio de nvel em silo de carvo com alta concentrao de poeira

Vantagens:

Feixe de medio estreito Mediao em alta resoluo Operao confivel mesmo em ambiente muito poeirento e sujo Clculo exato do possvel volume

Praticamente todo tipo de material , lquidos em forma de p, pode ser medido.

Medio de Nvel por Pesagem A medio de nvel por pesagem consiste basicamente na instalao de clulas de cargas nas bases de sustentao do silo cujo nvel se deseja medir.

Clula de carga um sensor constitudo por fitas extensiomtricas (STRAIN-GAUGES) fixados adequadamente em um bloco de ao especial com dimenses calculadas para apresentar uma deformao elstica e linear quando submetido a uma fora. Essa deformao detectada pelas fitas extensiomtricas atravs da variao de sua resistncia eltrica, sendo ligadas a uma Ponte de Wheststone. Um peso aplicado na clula de carga causa compresses e deflexes , que alteram a resistncia hmica destas strain gages, sendo esta alterao proporcional carga (peso).

Como a mudana de resistncia muito pequena, requer o uso de um circuito por com ponte de Wheatstone para converter a mudana de resistncia em sinal de tenso de sada.

Tipos de clulas de carga Clulas de carga de compresso Geralmente tem a forma de um boto. So ideais para montagem o espao restrito. Ela oferece uma excelente estabilidade.

clulas de carga de compresso/ tenso

Podem ser usada para aplicaes onde a carga pode passar de tenso para compresso e vice-versa. So ideais para espaos restritos. O tratamento das extremidades facilitam a instalao.

Clulas de carga em S Fornece um bom sinal mesmo em tenses e compresses baixas. Aplicaes incluem medio de nvel em tanques, uso em balanas, etc.

Clulas de carga de curvatura Usadas em mltiplas aplicaes, pesagem de tanques e em controle de processos industriais

Clula de carga tipo lata Usadas em aplicaes simples e multi-pesagem. So hermeticamente fechadas e seladas, podendo ser lavadas e usadas em rea molhadas.

As clulas de carga podem ser instaladas sob os pontos de apoio da estrutura do silo, de tal forma que o seu peso nelas aplicado. Para estas aplicaes necessrio que as clulas de carga sejam imunes a esforos laterais. Para isto seus encostos para a carga so constitudos de apoios especiais do tipo cncavo ou esfrico. O nmero de clulas de carga varia em funo da forma de silo, sendo que a soluo que apresenta melhor preciso apoiar o silo em trs clulas dispostas defasadas de 120 em relao projeo do seu centro de simetria.

Sempre que possvel o silo deve ser projetado com seo transversal circular de forma a garantir uma distribuio estvel e equalizada do peso total entre as trs clulas de carga. Em algumas instalaes existem silos apoiados em uma ou duas clulas de carga sendo os outros apoios fixos; esta soluo no recomendada devido impreciso provocada pela distribuio desigual do peso entre os apoios. Para silos pequenos podem ser usadas clulas de carga que so deformadas por trao, sendo neste caso o silo suspenso por uma nica clula, eliminando-se o problema de distribuio de carga. Os sistemas de medio de nvel atravs de pesagem exigem que o silo seja fisicamente isolado da estrutura do prdio, evitando, desta forma, que foras estranhas sejam aplicadas s clulas de carga, introduzindo erros na medio. Algumas alteraes do projeto estrutural do prdio podero ser necessrias, uma vez que o peso do silo no est mais distribudo em uma estrutura de sustentao, mas, sim, concentrando em pontos onde sero instaladas as clulas de carga. Os sistemas de enchimento e esvaziamento do silo devero ser cuidadosamente projetados tendo em vista minimizar sua interferncia no sistema de medio. Deve ser evitada a instalao de vibradores, motores e outras fontes de vibrao em contato direto com o silo. Em silos mais altos ou instalados em local sujeito a vibraes excessivas, recomendase a colocao de barras estabilizadoras nas laterais do silo para absorver os eventuais esforos horizontais que tendam a desequilibrar o silo prejudicando o desempenho do sistema.