ATPS DE ELETRONICA ETAPA 4 5 E 6

Medição de Nível

A maneira mais simples de definição de nível é dizer que nível é a altura do conteúdo de um reservatório ou tanque de armazenamento, através do qual se torna possível basicamente avaliar o volume estocado de produto, determinando e controlando a quantidade de material em processo físico e/ou químico, levando ainda em conta a segurança, onde o nível do produto não pode ultrapassar determinados limites. Além disso, existe a condição de monitoração e controle visando controle operacional e/ou de custo e proteção ambiental.

Métodos de medição

Os três tipos básicos de medição de nível são:

a)direto

b) indireto

c) descontínuo

A medição direta pode ser feita medindo-se diretamente a distância entre o nível do produto e um referencial previamente definido.Neste tipo de medição podemos utilizar a observação visual, como por exemplo, réguas, gabaritos, visores de nível, bóia ou flutuador, ou até mesmo através da reflexão de ondas ultrassônicas pela superfície do produto.

Na medição indireta, o nível é medido indiretamente em função de grandezas físicas a ele relacionadas, como por exemplo, pressão (manômetros de tubo em U, níveis de borbulhador, níveis de diafragma, células de pressão diferencial), empuxo (níveis de deslocador) e propriedades elétricas(níveis capacitivos, detector de nível condutivo, níveis radioativos, níveis ultrassônicos, detector de nível de lâminas vibrantes).

Na medição descontinua, tem-se apenas a indicação apenas quando o nível atinge certos pontos especificados, como por exemplo, condições de alarmes de nível alto ou baixo.

Na prática a preferência é pelas medições diretas, pois o peso específico do líquido varia com o tempo.

Tecnologias de Medição Diretas

Visores 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. Esta medição é feita em tanques abertos ou fechados.

Réguas de comando

Consistem em uma régua graduada a qual tem um comprimento conveniente paraser introduzido dentro do reservatório a ser medido.

A determinação do nível se efetuará através da leitura direta do comprimento molhado na régua pelo líquido. São instrumentos simples e de baixo custo permitindo medidas instantâneas. A graduação da régua deve ser feita a uma temperatura de referência, podendo estar graduada em unidades de comprimento, volume ou massa.

Medidor tipo régua (com mecanismo de prumo).

Bóia

Consiste em uma 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.

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

Medidor de nível tipo flutuador livre (régua externa)

Tecnologias de Medição Indiretas

Medição de nível por capacitância

A capacitância é uma grandeza elétrica que existe em duas superfícies condutoras isoladas entre si. O medidor de nível capacitivo mede as capacidades do capacitor formado pelo eletrodo submergido no líquido em relação às paredes do tanque. A capacidade do conjunto depende do nível do líquido. O elemento sensor é uma haste ou cabo flexível de metal. Em líquidos não condutores se empregam em um eletrodo normal, em fluidoscondutores o eletrodo é isolado normalmente com teflon. À medida que o nível do tanque for aumentando o valor da capacitância aumenta progressivamente à medida que o dielétrico ar é submetido pelo dielétrico líquido a medir.

Medição de nível por empuxo

Baseia-se no princípio do Arquimedes:

“Todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de uma força vertical dirigida debaixo para cima igual ao peso do volume do fluido deslocado”

A esta força exercida pelo fluido do corpo nele submerso ou flutuante chamamos de empuxo.

Onde: E = empuxo V = volume deslocado δ= densidade ou peso específico do líquido. Baseado no principio de Arquimedes usa-se um deslocador (displacer) que sofre o empuxo do nível de um líquido, transmitindo para um indicador este movimento, por meio de um tubo de torque. O medidor deve ter um dispositivo de ajuste para densidade do líquido cujo nível está medindo, pois o empuxo varia com densidade.

Através dessa técnica podemos medir nível de interface entre dois líquidos não miscíveis. Na indústria muitas vezes temos que medir o nível da interface em um tanque contendo dois líquidos diferentes. Este fato ocorre em torres de destilação, de lavagem, decantadores, etc. Um dos métodos mais utilizados para medição da interface é através da variação do empuxo conforme citaremos a seguir. Consideremos um flutuador de forma cilíndrica mergulhado em dois líquidos com pesos específicos diferentes δ1 e δ2.

Desta forma podemos considerar que o empuxo aplicado noflutuador, será a soma dos empuxos E1 e E2 aplicados no cilindro, pelo líquidos de pesos específicos δ1 e δ2, respectivamente. O empuxo será dado por:

ET = E1 + E2

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

Medição de nível por ultrassom

O ultrassom é uma onda sonora, cuja frequência de oscilação é maior que aquela sensível pelo ouvido humano, isto é, acima de 20 Khz. A geração ocorre quando uma força externa excita as moléculas de um meio elástico, esta excitação é transferida de molécula a molécula do meio, com uma velocidade que depende da elasticidade e inércia das moléculas. A propagação do ultrassom depende, portanto, do meio