Resumo Instrumentação (Medição de Nível) com exercícios

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Onde:

P = Pressão em mm H2O ou polegada H2O

h = nível em mm ou em polegada

d = densidade relativa do líquido em relação a água na temperatura ambiente.

A medida mais apropriada para esse tipo de medição é o mm ou polegada de H2O.

Medidor de Nível tipo Borbulhador: Neste tipo de medição, um tubo é inserido no líquido em um vaso. Uma das pontas devidamente preparada é submersa no líquido cujo nível se deseja medir e através da ponta superior é fornecido ar ou gás inerte permanentemente.

Na medição é necessário que se possa saber se a pressão exercida pela coluna de líquido está sendo vencida ou não, e isto se torna possível com o escape das bolhas de ar pela ponta imersa no tubo. Este fato representa um pequeno valor adicional na pressão de ar, desprezível, desde que o borbulhamento não seja intenso. A medida se faz por meio de um instrumento receptor que pode ser um manômetro ou qualquer outro instrumento transmissor de pressão.

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Medidor de nível tipo capacitivo: Um capacitor consiste de dois condutores, denominados placas, separados por um material dielétrico. Este componente, muito utilizado em circuitos elétricos, tem como principal característica a propriedade de armazenar cargas elétricas. A grandeza que caracteriza um capacitor é a capacitância, expressa em Farad.

O medidor de nível capacitivo mede as capacidades do capacitor formado pelo eletrodo submergido no líquido em relação as paredes do tanque. A capacidade do conjunto depende do nível do líquido. O elemento sensor, geralmente é uma haste ou cabo flexível de metal.[pic 33]

Em líquidos não condutores se empregam um eletrodo normal, em fluídos condutores o eletrodo é isolado normalmente com teflon. A medida que o nível do tanque for aumentando o valor da capacitância aumenta progressivamente a medida que o dielétrico ar é substituído pelo dielétrico líquido a medir.

A capacitância é convertida por um circuito eletrônico numa corrente elétrica sendo este sinal indicado em um medidor.

Medição de Nível tipo 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 velocidade do som é a base para a medição através da técnica de eco, usada nos dispositivos ultrassônicos. As ondas de ultrassom são geradas e captadas pela excitação elétrica de materiais piezoelétricos.[pic 34]

Inversamente, quando se aplica uma força em um material piezoelétrico, ou seja, quando ele recebe um sinal de frequência, resulta o aparecimento de uma tensão elétrica no seu terminal. Nesta modalidade, o material piezoelétrico é usado como receptor do ultrassom.

1º). Os medidores de nível podem ser de medição direta e indireta. Quais os tipos de medidores que estão incluídos em cada uma dessas classes?

Medição Direta: réguas ou gabaritos, visores de nível, bóia ou flutuador. Medição Indireta: deslocador (displacer), pressão diferencial (diafragma), borbulhador, capacitância eletrostática, ultrassônico, por pesagem, por raio gama.

2º). Os visores de nível podem ser de dois tipos. Quais são eles e qual o seu princípio de fundamento?

Podem ser de vidro tubular ou de vidro plano. Eles funcionam pelo princípio dos vasos comunicantes, onde 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.

3º). O princípio de funcionamento dos medidores de nível tipo boia e tipo deslocador (displacer) é o mesmo. Qual é ele?

Princípio de Arquimedes, que diz: “um corpo imerso em um líquido sofre a ação de uma força vertical de cima para baixo igual ao peso do volume do líquido deslocado”. Essa força exercida pelo fluido no corpo submerso é denominada empuxo.

4º). Descreva o funcionamento do medidor de nível borbulhador.

Um tubo é inserido no tanque contendo o líquido que se pretende medir o nível. O tubo é mantido na posição vertical, de modo que uma das extremidades fique submersa no líquido e através da outra extremidade seja introduzido ar ou um gás inerte em um fluxo constante.

5º). Qual o princípio de funcionamento do medidor de nível tipo sonda capacitiva?

O medidor por capacitância consiste em uma sonda vertical inserida no vaso no qual se deseja monitorar o nível. A sonda pode ser, ou não, isolada; e serve como uma das placas do capacitor. A outra placa é formada pelas paredes do vaso e o fluido comporta-se como dielétrico.

A capacitância é medida através de um circuito em ponto AC, excitado por um oscilador de alta frequência (500KHz a 1,5MHz). Ao variar o nível no interior do vaso, alteram-se as proporções entre o líquido e o vapor. Como a constante dielétrica da maioria dos líquidos é maior que a dos vapores, as variações de nível se traduzem em variações quase lineares de capacitância.

6º). Quais os principais inconvenientes do medidor de nível tipo: sonda capacitiva?

- A temperatura do material altera a constante dielétrica;

- A composição química e física do material ou alteração de sua estrutura pode afetar a constante dielétrica;

- A contaminação do fluido com água afeta bastante a constante dielétrica da água;

- A presença de bolhas de ar ou espuma na superfície do liquido pode acarretar indicações falsas;

- Em aplicações com líquidos condutivos viscosos, é possível que o material incruste na superfície da sonda, acarretando um erro de medida.

EXERCÍCIOS

1 - Defina o que é nível.

2 - Qual a finalidade da medição de nível?

3 - Cite 3 métodos de medição de nível?

4 - Cite 3 tipos de medidores diretos de nível?

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