Resumo Instrumentação (Medição de Nível) com exercícios

INSTRUMENTAÇÃO (RESUMO)

FAIXA DE MEDIÇÃO (RANGE): Conjunto de valores da variável medida que estão compreendidas dentro do limite superior e inferior de capacidade de medida de um instrumento.

ALCANCE (SPAN): Diferença algébrica entre o valor superior e inferior da faixa de medição (range).

ERRO: Diferença entre o valor lido (ou indicado) e o valor real da variável medida.

• Estático: quando a grandeza física NÃO muda;
• Dinâmico: quando a grandeza física muda com o tempo;

EXATIDÃO: Valor real = 100°C + [ (Exatidão/100) x condição*] (°C)[pic 1]

Obs.: Condição pode ser: fundo de escala (FE), valor lido (ou medido) e Span.

ZONA MORTA: (Span/100) x range (°C)

SENSIBILIDADE: (sensibilidade/100) x range (°C)

TEMPERATURA:

°C  =  K – 273,15  =  °F – 32  =  °Ra – 491,7
 5               5                    9                   9[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

MEDIÇÃO DE NÍVEL: determinar a posição da interface entre dois médios;

A interface pode existir entre: líquido e gás, sólido e gás, líquido e seu vapor, dois líquidos (ex.: água e óleo)

Leis associadas as mudanças de nível:

1) Lei dos Vasos Comunicantes: Independente da área e da forma, quando há uma comunicação entre áreas, o nível tende ao equilíbrio. Isso ocorre porque a pressão exercida pelo líquido depende apenas da altura da coluna.

[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

2) Princípio de Arquimedes: “Todo corpo mergulhado num fluído, sofre por parte do fluído uma força vertical para cima, cuja a intensidade é igual ao peso do fluído deslocado pelo corpo”.

FORÇA VERTICAL         FORÇA DE EMPUXO          [pic 15]

[pic 16]

Para cima (menor pressão)                  Para baixo (maior pressão)[pic 17]

A pressão varia com a altura, para baixo a pressão inferior é maior, para cima é menor, dependendo da altura. Quanto maior a altura maior é a pressão exercida no objeto no fluído.

A força de empuxo é a mesma para qualquer altura, quem varia é a pressão.

EMPUXO:

Fb = força para baixo
Fc = força para cima
Fe = força de empuxo[pic 18]

Ao aprimorarmos a fórmula temos que, [pic 19]

Fe = ρ.g.Vfluido

        Onde, Vfluido  é o volume do fluído

Por definição d = m/v (m³)       d.v = m (massa) então:[pic 20]

Fe = mf .g   (mf : massa do fluido deslocado pelo objeto)[pic 21]

             pf : peso do fluido deslocado pelo objeto

Logo, Fe = pf     concluísse que, a força de empuxo é igual ao peso do volume do fluído. (Equilíbrio)[pic 22]

Se pf  > Vf  (AFUNDA)[pic 23]

Se pf  < Vf  (FLUTUA)

TIPOS DE MEDIDORES DE NÍVEL

MEDIÇÃO DIRETA

Medidor de nível tipo régua ou gabarito: Consiste em uma régua graduada que tem o comprimento conveniente para ser introduzido dentro do reservatório onde vai ser medido o nível.

A determinação do nível se efetuará através da leitura direta do comprimento marcado na régua, pelo líquido. 

[pic 24]

A graduação da régua deve ser feita a uma temperatura de referência, podendo estar graduada em unidades de comprimento, volume ou massa.

Visores de nível: Aplica-se nestes instrumentos o princípio dos vasos comunicantes. Um tubo transparente é colocado a partir da base do reservatório até o seu ponto mais alto, permitindo a leitura precisa do nível do líquido, mesmo para altas pressões.

Medidor de nível tipo flutuador: Os medidores descritos a seguir se baseiam no princípio do empuxo, que é exercido sobre um artefato (flutuador) que flutua sobre a água.

• Medidor de nível com flutuador interno: Neste medidor de nível, o flutuador é colocado no tanque, e seu movimento vertical é convertido pela alavanca em movimento rotativo por meio de um indicador externo. A rotação da alavanca produz uma indicação direta ou de posição a partir de um contato magnético.
• Medidor de nível com flutuador externo: Neste medidor, o flutuador é colocado em uma câmara montada do lado de fora do tanque. Conforme varia, o nível do flutuador movimenta-se verticalmente. Este, por sua vez, transmite esta variação ao elemento indicador através de um sistema de alavancas. Sua vantagem sobre o sistema com flutuador interno está no fato de este ser menos afetado por oscilações na superfície do líquido contido no tanque ou por sua vaporização.

 [pic 25][pic 26][pic 27][pic 28]

• Medidor de nível tipo flutuador livre: indica a variação do nível do líquido através do movimento ascendente e descendente do flutuador, ligado por meio de uma fita metálica ou corrente, a um peso. O deslocamento do flutuador de utilização deste medidor é de aproximadamente de 0 a 30m.[pic 29]

MEDIÇÃO INDIRETA

Medidor de nível por pressão: Neste tipo de medição usamos a pressão exercida pela altura da coluna líquida, para medirmos indiretamente o nível, como mostra abaixo o Teorema de Stevin: