Acadêmico: Luiz Guilherme M. dos Santos Professor: Giovani Medição de Nível Acadêmico: Luiz Guilherme M. dos Santos Professor: Giovani

Introdução Na indústria, existe uma variedade de sistemas de medição de nível envolvendo líquidos, sólidos, vapor, gases; sendo que cada um possui suas vantagens e desvantagens. Podem variar em complexidade desde simples visores para leituras locais até indicação remota, registro ou controle automático. Com o avanço tecnológico e exigências dos processos com exatidão, variabilidade dos processos, otimização de matéria-prima, existem hoje no mercado equipamentos com alta exatidão e performance.

Definição A maneira mais simples de definição de nível é dizer que nível é a altura do conteúdo de um reservatório ou tanque de armazenamento Com a medição, torna-se possível basicamente avaliar o volume estocado de produto, possibilitando determinar e controlar a quantidade de material em processo contínuos, físico e/ou químico Levando ainda em conta a segurança, onde o nível do produto não pode ultrapassar determinados limites. Condiciona monitoração e controle, visando controle operacional e/ou de custo e proteção ambiental.

Métodos de Medição Existem três tipos básicos de medição de nível: Direta: É a medição que se faz tendo como referência a posição do plano superior da substância medida. Indireta: É o tipo de medição que se faz para determinar o nível em função de uma segunda variável. Descontinuo: 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.

Medição Direta Neste tipo de medição podemos utilizar a observação visual, como por exemplo, réguas, gabaritos, visores de nível ou flutuador.

Medição indireta É o tipo de medição que se faz para determinar o nível em função de uma segunda variável. Exemplos: Empuxo Pressão Diferencial Borbulhador Capacitância Eletroestática Ultrassônico Por pesagem, etc

Critérios importantes Sensor por contato ou sem contato com o meio; Custos: Operacional, de compra, instalação, manutenção e calibração. Normalmente o instrumento de maior capacidade técnica é também a opção mais cara para se comprar; Calibração: Deve-se verificar se a calibração será feita no local, sem a retirada do sensor e a periodicidade de calibração; Instalação: Onde se observa se o instrumento será inserido ao processo ou instalado externamente. A segunda opção geralmente é mais segura e simples; Manutenção: Depende da instalação e os sistemas onde existem peças móveis normalmente requerem mais calibrações e controle dessas partes.

Medição Direta 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. Medição simples, de baixo custo e instantânea.

Medição direta Visores de Nível 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. Os visores de nível se destinam: Monitoramento do nível de líquido ou Monitoramento da interface entre dois líquidos imiscíveis, em vasos, colunas, reatores, tanques, etc. submetidos ou não à pressão. A classe de pressão do visor de nível evidentemente deve estar de acordo com a do vaso de processo.

Medição direta - Visores de Nível Tipos de visores: Tubular Vidro plano Magnético Especiais (uso em caldeiras)

Medição direta Visores especiais - refletivo Devido a sua construção com vidros planos de ranhuras prismáticas, a luz reflete nas ranhuras, dando ao líquido uma tonalidade escura e ao vapor uma coloração prateada. É ideal para o serviço com líquidos claros, que graças ao contraste da luz, permite leitura de nível do fluido. A instalação dos visores são sempre através de válvulas de bloqueio e de dreno de forma a permitir a manutenção dos mesmos.

Medição direta - Visores de nível RECOMENDAÇÕES DE USO Os visores de vidro tubular são recomendados para uso em processos que não apresentam pressões superiores a cerca de 2,0 bar e em temperaturas que não excedam a 100 graus Celsius. Não se recomenda o seu uso com líquidos Tóxicos, inflamáveis ou corrosivos, visto que a fragilidade destes instrumentos aumenta a possibilidade de perda de produto contido no equipamento. Recomenda-se que o comprimento do tubo não exceda os 750 mm. Caso seja necessário cobrir faixas de variação de nível maiores, recomenda-se usar dois ou mais visores com sobreposição de faixas visíveis.

Medição direta flutuador interno Neste medidor de nível, dispositivo esférico é colocado a flutuar no tanque, e seu movimento vertical é convertido pela alavanca em movimento rotativo para um indicador externo. A rotação da alavanca produz uma indicação direta ou aciona um contato magnético. O medidor de níveis com flutuador interno é usualmente utilizado em tanques abertos.

Medição direta flutuador externo Sua vantagem sobre o sistema com flutuador interno está no fato deste ser menos afetado por oscilações na superfície do líquido contido no tanque ou por sua vaporização.

Medição indireta empuxo Baseia no princípio de Arquimedes do Empuxo, onde todo corpo mergulhado em um líquido sofre a ação de uma força vertical dirigida de baixo para cima, igual ao peso do volume do líquido deslocado. O sistema é composto pelo deslocador e pelo sistema de alavanca O deslocador, que é o elemento primário de medição, é formado por um peso suspenso num sistema de alavancas que determina a força vertical que o mesmo exerce.

Medição indireta empuxo Vantagens • Manutenção simples e pouca; • Robustez; • Confiabilidade; • Boa precisão; • Vida útil de operação longa ; • Instalação Simples; Limitações • Aplicações para medição de sólidos e granulados em geral; • Tanques, vasos com grandes alturas de medição;

Medição indireta Diferença de pressão Tem como princípio o Teorema de Stevin: ΔP= ρg Δh Esta força resultante, no caso de transmissor tipo célula capacitiva, provoca uma variação na relação das capacitâncias C1 e C2. Esta variação, proporcional à pressão diferencial é convertida, amplificada proporcionando um sinal de saída em corrente na saída do transmissor.

Medição indireta diferencial de pressão em Tanque

Medição indireta diferencial de pressão em tanque fechado

Medição indireta diferencial de pressão Supressão de zero Supressão de Zero: é a quantidade com que o valor inferior supera o valor zero da pressão

Medição indireta diferencial de pressão Elevação de Zero Elevação de Zero: é a quantidade com que o valor zero de pressão supera o valor inferior

Medição indireta borbulhador

Medição indireta borbulhador RECOMENDAÇÕES PARA SELEÇÃO Não é indicado para vasos sob pressão, visto que uma variação na pressão do vaso irá afetar a leitura, somando-se à coluna de líquido. Os borbulhadores não são recomendados também, quando o ar ou gás possa contaminar ou alterar as características do produto. O ar utilizado deve ser o ar de instrumentos, seco e isento de óleo, ou qualquer gás inerte. O líquido não deve conter sólidos em suspensão e sua densidade deve manter sempre constante.

Medição indireta capacitiva Composta por um eletrodo isolado e tanque feito com material condutor. A capacitância cresce na proporção do nível do material. Para instalações em tanques não-condutores, um segundo eletrodo é colocado Capacitância pode ser lida por uma fonte ou um circuito que converta linearmente a capacitância para um sinal de saída analógica ou digital

Medição indireta Ultrassônico Usado na medição contínua de líquidos e sólidos Baseia-se na emissão de pulsos de ultrassônicos de alta frequência por um sensor instalado no tanque/silo que são refletidos pelo material que está sendo monitorando. Geralmente aplicado em processos de fluidos altamente corrosivos e/ou tóxicos

Medição indireta Radioativo Composto por uma fonte de raios gama e uma câmara de ionização que transforma a radiação Gama recebida em um sinal elétrico de corrente contínua.

Medição indireta PESAGEM 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.

Conclusão Existem hoje no mercado diversas e diferentes tecnologias para a medição de níveis. É importante saber escolher qual delas é a mais adequada para a sua aplicação.

Referências www.smar.com.br CASSIOLATO, César – Medição de nível & nível de interface, Revista Controle & Instrumentação, Ed. Nº110, 2005 Controle & Instrumentação Edição 118-2006; Como escolher um medidor de nível Zipp, Joachim; Medição da pressão em tanques estéreis (Artigo Técnico WIKA);