Trabalho de sensores 2 bi

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FACULDADE ANHANGUERA RIO GRANDE
CURSO ENGENHARIA CONTROLE E AUTOMAÇÃO
SENSORES E ATUADORES INDUSTRIAIS
PROFESSOR BRUNO LADEIRA
ATPS – SENSORES (ETAPAS 3 E 4)
RIO GRANDE/RS
16/06/2016
FACULDADE ANHANGUERA RIO GRANDE
CURSO ENGENHARIA CONTROLE E AUTOMAÇÃO
SENSORES E ATUADORES INDUSTRIAIS
PROFESSOR BRUNO LADEIRA
FRANCISCO WILCINANDO DO CARMO SILVA 	RA 7478685866
JADIR SANTOS DA SILVA 				RA 1299747533
JORGE ROBERTO DA SILVA RODRIGUES		RA 6814005224
LIRIAN RIBAS XAVIER				 	RA 7479705485
TATIANE LEITE DOS SANTOS ANTÔNIO		RA 6817437876
VANESSA SANTOS CORRÊA DA GAMA 		RA 7631723143
RIO GRANDE/RS
16/06/2016
ETAPA 3 - PASSO 1
A pressão é uma variável muito importante na indústria e pode-se determinar outras variáveis como nível densidade e vazão através da medição da pressão.
Vária técnicas são usadas para a medição de fluidos como vapores, gases, fluidos pastosos, viscosos, limpos e corrosivos.
A pressão pode ser definida como a força aplicada sobre uma superfície e pode ser expressa em várias unidades como N/m² e Lbf/pol².
SENSORES DE PRESSÃO
Existem várias tecnologias que permitem a elaboração de sensores para aplicações na indústria. Alguns sensores de pressão operam através de uma mudança na resistência, outros na capacitância, na indutância entre outros, os sensores são classificados conforme a técnica usada na conversão mecânica da pressão em um sinal eletrônico proporcional a atuação, ocorre quando a pressão (P) do fluído é maior do que a pressão (Pr) regulada, ou seja, quando P > Pr o sensor atua.
Os sensores de pressão são compostos por duas partes: pela conversão de pressão numa força ou deslocamento; ou pela conversão de força ou deslocamento em sinal elétrico.
Tubo de Bourdon
O tubo de Bourdon traduz a pressão do fluido em um deslocamento fornecendo um sinal elétrico proporcional a pressão. São formados geralmente de um tubo com seção transversal elíptica, tendo uma extremidade fechada, e estando a outra aberta à pressão a ser medida.
Quando aplicado uma pressão na parte interna, o tubo de Bourdon tende a forma de um tubo de seção circular, e então há uma distensão no sentido longitudinal, um outro dispositivo sente a deformação e a transforma em um sinal elétrico, sendo que normalmente o dispositivo mais comum utilizado como sensor de deformação de elemento de sensor primário, são os potenciômetros, porém podem ser ópticos, magnéticos (LVDT).
O tubo de Bourdon também pode ser utilizado para transformar a pressão medida num movimento indicador, entretanto, se faz necessário que a outra extremidade esteja fechada e ligada a um ponteiro que indicará o valor da pressão.
As vantagens do tipo helicoidal e do tipo espiral são: obter movimento de maior amplitude, mais força, resposta mais rápida, maior precisão.
Membrana ou Diafragma
O elemento de medição tipo diafragma utiliza um diafragma fino e flexível, é constituído por um disco de material elástico (metálico ou não), fixo pela borda. Uma haste fixa ao centro do disco está ligada a um mecanismo de indicação. 
Quando uma pressão é aplicada, a membrana se desloca e esse deslocamento é proporcional à pressão aplicada. O movimento do diafragma pode acionar um ponteiro ou uma pena através de sistema de alavancas.
Fole
Ele é basicamente um cilindro metálico, corrugado ou sanfonado, fabricado com materiais de boa flexibilidade.
Quando uma pressão é aplicada no interior do fole, provoca sua distensão, e como ela tem que vencer a flexibilidade do material e a força de oposição da mola, o deslocamento é proporcional à pressão aplicada à parte interna. Do mesmo modo, se a pressão por aplicada a parte externa, provocará a contração do fole. 
Sensor de Pressão Capacitivo
Os sensores de pressão capacitivos são compostos por uma base e um diafragma. Seu princípio de funcionamento baseia-se em um diafragma de medição que se move entre dois diafragmas fixos, entre os diafragmas fixos e o móvel existe um líquido de enchimento que funciona como um dielétrico, sendo que normalmente utiliza-se silicone ou fluorube como líquido de enchimento.
Quando se submete este sensor a uma certa pressão, o diafragma se contrai e se afasta da base, variando a distância entre ambos e consequentemente a capacitância, ou seja, os dois funcionam como as placas de um capacitor variável. Na figura 05, podemos visualizar a construção de um sensor de pressão capacitivo. Esta variação de capacitância tipicamente é usada para variar a frequência de um oscilador, esta frequência que depende da diferença de pressão aplicada, é medida diretamente pela CPU e convertida em Pressão.
Os sensores capacitivos têm como vantagens: Respostas lineares; não são sensíveis a variação de temperatura, já que muitos deles são construídos com material cerâmico, proporcionando uma boa elasticidade e uma ótima estabilidade térmica e resistência mecânica;
Sensor por Silício Ressonante
O sensor de Silício ressonante é constituído por um imã permanente e o uma cápsula de silício fixada em um diafragma, por meio do diferencial de pressão vibra-se em maior ou menor intensidade, e esta frequência é proporcional à pressão aplicada. 
ETAPA 3 - PASSO 2 
Os sensores de nível medem o nível de substâncias que fluem, sejam estas substâncias líquidas, pós ou sólidos granulares. Sua medição se dá em detecção de nível, onde há um sinal que aponta se a substância está acima ou abaixo de um limiar. O tipo de sensor a ser usados na aplicação depende de uma série de fatores, entre eles: estado físico do material, alguns sensores são mais adequados para medição de líquidos, enquanto outros tem melhor aplicação na medição de sólidos granulares ou pós; temperatura, alguns sensores são mais sensíveis a temperatura, sendo aplicáveis em ambientes controlados ou com poucas variações, além disso, para medição de substâncias com temperatura extremamente altas (aço fundido, por exemplo) é recomendado o uso de medidores sem contato; pressão, vários medidores não são adequados para operação em pressões altas, seja diferencial ou absoluta, e por isso, não devem ser aplicados em tanques pressurizados ou vácuo; composição química, componentes abrasivos e/ou corrosivos podem apresentar desafios para medidores de contato, necessitando de escolha criteriosa de revestimentos; a constante dielétrica do material também deve ser levada em conta, principalmente para medidores capacitivos, já que a medida é diretamente proporcional a esta; a densidade, principalmente em sensores com flutuadores onde a bóia deve flutuar de forma satisfatória para uma medida com boa confiabilidade. Além disso, a escolha do medidor pode envolver outras restrições, como o preço, a facilidade de instalação, manutenção e calibração. De forma geral, os medidores contínuos apresentam saída em corrente de 4-20mA, sendo 4mA o menor nível e 20mA o maior nível a ser medido. Desta forma, o medidor deve ser calibrado para o vaso a ser utilizado e a escala é interpretada pelo dispositivo, como um CLP (Controlador Lógico Programável). Os medidores de nível, no geral, possuem uma saída para o acionamento de um relé, que provê a tensão necessária para o acionamento do equipamento ligado. Além disso, sensores com microprocessadores podem se comunicar com outros dispositivos, como computadores, e fornecer opções de configuração, monitoramento e ajuste.
A seguir descreveremos brevemente variados tipos de sensores e algumas de suas vantagens, desvantagens e aplicações. Então, quatro sensores, especificamente: sensores tipo bóia, capacitivo, ultrassônico e magnetostritivo, serão expostos em mais detalhes. Estes foram escolhidos devido a sua ampla gama de aplicações, seu custo-benefício, sua precisão e/ou popularidade.
Tipos de sensores de nível
Segue abaixo os principais tipos de sensores de nível de líquidos, tanto de detecção de nível, como de medição contínua, além de suas principais características.
São eles:
a) Bóia: de ação magnética ou mecânica são simples, confiáveis ebaratas. Sua melhor aplicação é na detecção de nível pois não tem boa acurácia. 
b) Pneumática: Bons para detecção de nível de materiais com alta viscosidade e para lugares onde o uso de eletricidade é restrita, como ambientes com atmosfera
explosiva. É uma técnica barata e robusta. 
c) Capacitivo: São capazes de operar com grande variedade de líquidos e sólidos com boa precisão e com faixa de operação de pressão e temperatura bastante
altos. No entanto, o tubo da sonda deve ter comprimento parecido com o da
altura do vazo, o que pode ser extremamente desvantajoso, e muitas vezes
inviável, para vasos bastante altos.
d) Ultrassônico: É um sensor bastante popular pelo seu custo-benefício. É possível obter valores bastantes precisos por um preço bastante baixo. Além disso, por
ser um medidor sem contato, pode ser usado para materiais corrosivos, de
alta viscosidade ou de altas temperaturas. 
e) Microondas: Este medidor é capaz de operar em ambientes com vapor, poeira, além de pressão e temperatura extremas (metal fundido e gases liquefeitos).
Seu bom desempenho, no entanto, vem atrelado a um alto preço e montagem
complexa. Ultimamente, os preços tem caído consideravelmente, e ele já pode
ser usado no lugar de ultrassônicos de longa distância. 
f) Magnetostritivo: Medidor de precisão muito alta, usado em transações comerciais, como na indústria de combustíveis. Também é usado na indústria química.
g) Borbulhador: É usado quando ultrassônico, bóia e microondas não foram bem sucedidas. É uma boa escolha para medição em áreas de risco, já que não usa
eletricidade. É uma técnica “auto-limpante”.
Medidores de Nível Tipo Bóia Mecânico ou Magnético
Nesse tipo de sensor, a bóia move de acordo com a superfície da água, indicando assim, o nível. A medição pode ser tanto contínua, gerando um sinal analógico ao variar a resistência da haste que segura o flutuador, por exemplo, quanto discreta, simplesmente
detectando um limiar, como em uma caixa d’água. 
Sensores de Nível do Tipo Bóia Magnético podem funcionar tanto na horizontal quanto na vertical. Na horizontal, atuam de maneira similar como citado acima, mas
o fechamento do contato ocorre com a aproximação de um campo magnético. Já um
flutuador magnético vertical (5, Series: LSF400) é comumente colocado no topo do tanque
e a bóia é instalada sob uma mola, que ao ser tencionada, resulta em um movimento
vertical tanto do núcleo quanto da haste, levando o magneto para fora, retirando o contato
com a chave. Como a medida é feita diretamente, o material para o flutuador
e a haste deve ser escolhido para que aguente a temperatura, composição química e a
pressão de trabalho. Outro fator importante a ser considerado é a densidade da bóia, que deve ser menor que a do líquido para poder flutuar, além disso a viscosidade do líquido deve ser levada em conta, pois quanto mais viscoso o fluido e dependendo do material escolhido para ser o flutuador, maior será a alteração de sua densidade ao longo do uso, descalibrando o sensor.
As aplicações do sensor de nível mecânico do tipo bóia estão nos mais variados
setores do mercado: medição de nível da gasolina do veículo, caixa d’água, monitoramento de vazamentos/enchimento, determinação do limiar entre interfaces água/óleo,
entre outros. Como principal vantagem, esse tipo de sensor opera em uma grande gama de
líquidos, inclusive corrosivos, além do mais, são simples e apresentam baixo custo. Como
desvantagem, esse sensor não pode operar em fluidos que possuem metais (no caso do
magnético) ou que são altamente viscosos.
Medidores de nível capacitivo
Medidores de nível capacitivos se utilizam da variação da capacitância obtida entre a sonda do medidor e a parede do vaso, que agem como as placas do capacitor. Uma sonda
de referência pode ser usada ao invés da parede do vaso, por exemplo, quando as paredes
do vaso não são condutoras. Sabendo que a capacitância C é diretamente proporcional
à área das placas A, à constante dielétrica do material entre as placas ε e inversamente
proporcional à distância d entre elas.
Os medidores capacitivos podem ser utilizados em uma grande gama de aplicações, entre estas, medição de líquidos condutivos e não-condutivos, com variadas densidades, além de poder operar em condições de alta temperatura e pressão e, com a escolha correta do material da sonda, podem operar em ambientes corrosivos. O medidor também não
tem partes móveis e é de fácil manutenção. No entanto, o acúmulo de material na sonda
pode acarretar em erros na medição, e materiais com constantes dielétricas muito altas
necessitam de um isolamento na sonda, de teflon, por exemplo, para evitar um curto
entre a sonda e o terra. Quanto maior a constante dielétrica do material, melhor será a
medida. Materiais com constantes dielétricas extremamente baixas, como vidro, plásticos
e materiais com densidade muito baixa, ou seja, com grande quantidade de ar entre
suas moléculas, terão melhores resultados com outros medidores. A grande limitação dos
medidores capacitivos se dá ao fato de que a haste da sonda deve se estender até o fundo
do tanque, o que inviabiliza seu uso em tanques muito altos. Neste caso, medidores sem
contato são os mais indicados. 
Medidores de nível ultrassônicos
Medidores de nível ultrassônicos se utilizam de ondas acústicas de alta frequência, de 20 a 200 KHz, para realizarem a medição do nível do vaso. Esta tecnologia pode ser usada tanto para detecção de nível quanto para medição contínua. Estes medidores tem
como principais vantagens: é um medidor sem contato, portanto pode ser usado para
medir substâncias viscosas (óleos), que geralmente se acumulam em medidores de contato,
corrosivas e dejetos; por conter um microprocessador, pode ser um medidor inteligente,
com comunicação serial, configuração remota, ajuste de calibração, etc; além disso, é de
fácil instalação e manutenção. Para detecção de nível, dois cristais piezoelétricos são posicionados a uma distância fixa. Um deles é o transmissor, que gera as ondas ultrassônicas, o outro é o receptor. Ondas mecânicas se propagam muito melhor em líquidos do que no ar, portanto, quando há líquido o suficiente entre os cristais, o receptor recebe um sinal forte o suficiente para o acionamento de um relé, gerando o sinal de detecção de nível. Com esta técnica, há contato entre o medidor e o líquido, por isso, as substâncias em que ela pode ser utilizada são restritas. No caso de medição contínua, um transdutor é responsável por enviar ondas sonoras. 
De forma prática, há algumas imprecisões que afetam as medições, como a variação da temperatura do ar, que muda a velocidade de propagação do som, interferência causada por ecos, reflexões em bordas, o fato da onda se propagar de forma cônica e juntas do vaso e a distância de supressão, isto é, o “ponto cego” do sensor. A distância de supressão é
causada pelo fato de que o transdutor é responsável tanto por transmitir como receber os
pulsos de onda. Desta forma, há um período de vibração após a emissão de um pulso que
deve ser atenuada para que se possa receber um pulso refletido. Isto se traduz em uma
distância mínima para que o sensor consiga captar o pulso. De forma geral, quanto maior
o alcance do sensor, maior será sua distância de supressão, que varia de 0.1 a 1m, no geral.
Com o uso de um termômetro, que muitas vezes já vem integrado com o sensor, é possível realizar o ajuste de temperatura e evitar distorção na saída devido à mudança
da velocidade de propagação da onda. Alguns sensores, inclusive, permitem a utilização
de termômetros externos ou do uso de um parâmetro configurável, para o caso de um
ambiente de temperatura controlada. Quanto à interferência causada por eco, hoje em dia
os microprocessadores são dotados de algoritmos de processamento de dados que permitem
que os sensores sejam usados nas mais variadas formas de tanques com interferência
minimizada, contando até com formatos de tanques pré-programados. 
Os sensores ultrassônicos têm a vantagemde serem instrumentos de pouca manutenção, e sem partes móveis. No geral, são medidores bastante populares pela sua versatilidade e seu baixo custo. No entanto, os sensores de medição contínua são vulneráveis a ambientes com grande quantidade de vapor e/ou espuma, pois estes atenuam a onda, o que pode
fazer com que as reflexões não sejam detectadas. No geral, em ambientes com vapor, outro
tipo de medidor deverá ser usado, já que a medição com o ultrassônico perderá bastante
confiabilidade. Por este motivo, o sensor não deve ser usado com líquidos voláteis, pois a
variação da temperatura pode fazer com que seja gerada uma camada de vapor que pode
afetar a medição do nível. Outra questão é que a montagem, apesar de simples, deve ter
o sensor em um angulo precisamente perpendicular à superfície do material. Desvios na
montagem irão acarretar em erros de medição. Este sensor também não é adequado para
líquidos que são agitados, por isso, deve-se evitar o uso em tanques com agitadores ou pás.
Medidores de Nível Magnetostritivo
Baseado no princípio magnetostritivo, esse tipo de sensor consiste em propagar um sinal com velocidade conhecida c através de um fio cronometrando o tempo, e utilizando o efeito Wiedemann, é possível calcular a altura do flutuador.
Quando um campo magnético axial é aplicado à um fio magnetostritivo e uma
corrente é aplicada a este fio, ocorre uma torção, gerando uma onda mecânica ao longo do
fio, este fenômeno é conhecido como o efeito Wiedemann. O sensor de nível magnetostritivo
consiste em um flutuador com um campo permanente e um detector na cabeça do medidor. 
ETAPA 3 PASSO 3
Em várias situações temos o uso da vazão, seja simplesmente a vazão de um rio pelo seu leito, ou a vazão de ar por um equipamento que consegue informar a
velocidade de um avião, por exemplo, sendo necessário e indispensável para
o funcionamento correto da aeronave. Temos vários métodos para medir uma vazão, de acordo com o que a situação em estudo exige.
Em mecânica dos fluidos, definimos vazão como sendo o quociente, ou seja, a relação entre certa quantidade de volume (que pode ser também de massa)
num certo intervalo de tempo passando por um recipiente com formato
definido, como uma tubulação, por exemplo. Ela pode ser determinada a partir do escoamento de um fluido através de uma seção transversal de um conduto livre (como um canal, rio ou tubulação aberta) ou de um conduto forçado (como em uma tubulação com pressão). De maneira geral, a vazão representa a rapidez com que um volume escoa. 
Para o caso particular de escoamento em tubulações, podemos então utilizar
a equação acima para o cálculo da vazão volumétrica, diretamente a partir da
área de seção. A importância medição de vazão de fluidos tem grande importância na sociedade atualmente. Isto se dá não somente para o setor industrial, onde o custo dos
insumos e dos bens produzidos é elevado, mas até mesmo nas residências, onde os consumidores são taxados pela utilização de água e gás de cozinha.
Graças a essa necessidade de cobrar por um produto fornecido, equipamentos
de medição de vazão vem sendo desenvolvidos e utilizados há muitos séculos (CAVALCANTI, 2010). Esta evolução permitiu a criação de diversos tipos de equipamentos para esta
aplicação e algumas serão citadas no presente trabalho. Serão apresentadas
algumas situações em que é necessário medir a vazão de um determinado
fluido. Para isso serão escolhidas três situações e para cada situação três
métodos diferentes serão explicitados na forma de um estudo de caso.
Vamos estudar agora o caso de um escoamento de um fluido qualquer, e
analisarmos três diferentes métodos para ele: 
Estudo do caso 1:
Tubo de Pitot
O tubo de Pitot é um instrumento de medição que mede a velocidade de fluidos em modelos físicos na área de hidráulica, aerodinâmica, e também na
hidrologia para a medição indireta de vazões em canais de rios, em redes de
abastecimento de água, em adutoras, em oleodutos e ainda a velocidade dos
aviões, medindo a velocidade do escoamento do ar. O tubo de Pitot funciona basicamente como um medidor de pressão diferencial, necessitando possuir duas pressões bem definidas e comparadas. A primeira fonte de pressão do sistema é a pressão total tomada na extremidade do tubo de Pitot através de sua entrada frontal principal, relativa ao fluxo de dado fluido.
A segunda fonte de pressão é a depressão estática, que pode ou não ser
tomada na mesma localidade do tubo. Geralmente essa tomada localiza-se
nas proximidades da tomada de pressão total, se não, no mesmo corpo do
tubo de Pitot, porém também pode estar locada em uma posição totalmente
distinta da tomada de pressão total. A tomada de pressão estática precisa estar
localizada numa posição a 90° ao fluxo laminar do fluido, para melhor precisão.
A diferença de pressão pode então, depois de medida, ser chamada de
pressão dinâmica. (Relatório FETRAN, MORETTI, Bruno, NC).
Simplificando, o tubo de Pitot é um tubo com uma abertura em sua
extremidade, sendo esta, colocada na direção da corrente fluida de um duto, mas em sentido contrário. A diferença entre a pressão total e a pressão estática
da linha nos fornecerá a pressão dinâmica a qual é proporcional ao quadrado
da velocidade. A placa de orifício é um dispositivo que mede a vazão e é classificado como
de primogênio, pois promove a redução da seção transversal a fim de obter a
vazão. Aplica-se a equação da conservação da massa e a equação de
Bernoulli para obter-se uma equação para a vazão. Sua estrutura resume-se
a uma placa transversal ao escoamento, de pequena espessura, na qual foi
feito um furo cilíndrico. A variação na seção transversal do escoamento leva
ao aumento da velocidade e a queda de pressão. Entretanto, como ocorre uma
variação brusca da área é gerada uma grande turbulência que resulta em uma
“perda de carga”, além de menos precisão na medição da pressão.
a) Orifício concêntrico: Este tipo de placa é utilizado para fluidos líquidos,
gases e vapores que não tenham sólidos suspensos.
b) Orifício excêntrico: Utilizado quando tivermos fluido com sólidos em
suspensão, os quais possam ser retidos e acumulados na base da
placa, sendo o orifício posicionado na parte de baixo do tubo.
c) Orifício segmental: Esta placa tem a abertura para a passagem de fluido
disposta em forma de segmento de círculo. É destinada para uso em
fluidos laminados ou com alta porcentagem de sólidos em suspensão.
Ultra-sônico
Um medidor de vazão ultra-sônico utiliza o efeito da diferença do tempo de
propagação, o chamado “tempo de trânsito”, de pulsos ultra-sonicos para a
determinação da variável medida. Este princípio mede o efeito da velocidade
do fluxo de um liquido através de sinais acústicos bidirecionais. Os
transdutores são normalmente instalados com um angulo entre 30° e 45° e são
instalados a montante do fluxo (T1) que emite um sinal para um transdutor
instalado a jusante do fluxo (T2) que, por sua vez, emite um sinal em sentido
contrário. Quando não há fluxo, o tempo necessário para o sinal deslocar-se de T1 a T2
é o mesmo tempo que de T2 a T1.
Entretanto, quando existe fluxo o efeito da velocidade do fluxo do liquido no
sinal acústico faz com que este seja mais rápido no mesmo sentido do que no
contra-fluxo. Isto cria uma diferença de tempo em função da velocidade, se
utilizados os dois tempos de transito Tup e Tdown e a distância entre os sensores
recebendo e emitindo sinais. Assim, é possível determinar a vazão volumétrica.
As características físicas do processo dependem da espessura da parede, do
material, diâmetro e revestimento interno e/ou externo da tubulação.
Para o caso de um fluido escoando por uma tubulação, um método bastante
viável é o Tubo de Pitot, que tem baixo custo, fácil manuseabilidade e
instalação, ótima relação custo-benefício, além da faixa de operação não
interferir no funcionamento da unidade. O único empecilho nesse método é que o tubo deve estar alinhado com o escoamento.
Estudode caso 2:
Medição de vazão em canais abertos
Na gestão de recursos hídricos o conhecimento da vazão é importante para a
previsão de cheias, identificação da capacidade de rios e córregos para abastecimento público e industrial, navegação, irrigação entre muitos outros (RIOS, 2011). A medição da vazão de um canal pode ser feita de diversas maneiras, cuja definição depende das características do canal, do volume do fluxo do fluido, do custo, da disposição de equipamentos, experiência do operador e também da precisão desejada. A seguir serão descritos os métodos de vertedouros, método de flutuadores e o método do molinete hidrométrico para determinação da vazão de um curso d’água. Para estudo deste caso será considerado a medição da vazão de água
em algum determinado canal aberto, podendo ser um rio, córrego, canaleta
etc. Os métodos descritos a seguir poderão em geral ser aplicados para qualquer um dos tipos de canais citados, salvo algumas exceções.
Método de vertedouros
“Vertedores são simples aberturas ou entalhes na parte superior de uma
parede por onde o líquido escoa. Podem ser instalados em cursos d’água naturais ou artificiais” (PEREIRA).
Os vertedores são utilizados para medir ou controlar a vazão em um
escoamento em canal e são uteis em sistemas de irrigação, estações de
tratamento de água e esgoto, barragens e medição ou controle de vazão em
pequenos cursos d’água. Uma das formas mais simples de um vertedor que é constituído de uma parede que pode variar a sua forma geométrica e ser colocada transversalmente no canal interposta ao fluxo do líquido, fazendo com que o mesmo ultrapasse seu nível até atingir uma
altura suficiente para produzir uma lamina d’água sobre sua face superior (Crista). Existem vários tipos de vertedores e os mesmos podem ser classificados de diferentes maneiras, são elas:
Quanto à forma da abertura;
Quanto à natureza das paredes;
Quanto à altura relativa;
Quanto à largura relativa.
São vários os tipos de vertedores. A seguir os principais utilizados e suas
fórmulas para determinação da vazão. A determinação da vazão dos canais é feita simplesmente pela leitura da altura da lâmina d’água no vertedor e aplicação na fórmula, resultando diretamente na vazão do canal estudado. Alguns cuidados devem ser tomados na instalação dos vertedores. Os principais são:
Nivelamento da soleira;
Face de montante na vertical e deve ser lisa;
Paredes delgadas ou cantos em bisel;
A água não deve escoar pela parede de jusante;
P>= 2H;
5 cm <= H <= 60 cm;
Trecho de análise retilíneo;
A medição de H deve ser realizado 1,5 m antes do vertedor.
A seguir tem-se o equacionamento básico para um vertedor retangular de soleira espessa, mostrando como foi obtida a fórmula pré-determinada que é utilizada hoje em dia. Vale lembrar que qualquer forma geométrica de vertedor pode ser utilizada. O que as diferencia é o grau de dificuldade de seu equacionamento. Uma vez desenvolvido, um vertedor é equacionado e obtém-se a fórmula direta para o cálculo da vazão em função das alturas das lâminas de água. No vertedor de soleira espessa, o escoamento do jato é tal que
a variação de pressão é hidrostática.
Método do flutuador Rios (2011) define a medição de vazão pelo método dos flutuadores como a simples técnica de se estimar a velocidade ao longo de um escoamento, por
meio de objetos capazes de manter-se na superfície do fluido. Também podem ser utilizados alguns tipos de corantes, desde que permitam visualizar o seu deslocamento na superfície do fluido. O princípio de medição é baseado no acompanhamento do deslocamento do flutuador ao longo do canal e o intervalo de tempo necessário para tal. 
“O método dos flutuadores é muito utilizado para medição de grandes vazões. Através dos flutuadores determina-se a velocidade superficial do escoamento. Essa velocidade superficial é, na maioria das vezes, superior à velocidade média do escoamento. A velocidade média corresponde de 80 a 90% da velocidade superficial. Multiplicando-se a velocidade média ela área da seção transversal por onde o escoamento ocorre, obtemos a vazão” (PEREIRA).Vário objetos podem ser utilizados como flutuadores. Os mais comumente
utilizados são: bolas de tênis, garrafas pet e até mesmo laranjas. Como a maioria dos rios e córregos possuem um formato irregular, a área de sua seção transversal deve ser determinada através de batimetria. A determinação é feita em escritório utilizando-se planimétricos, papel milimetrado, etc.
Método do molinete hidrométrico
De acordo com a NBR 13403/1995 molinete é o “método que utiliza a
determinação da velocidade de um fluido, por meio da sua correlação com o número de rotações de uma hélice ou conchas de um dispositivo chamado molinete”. Consiste em um velocímetro em forma de torpedo. Na utilização deste equipamento ocorre a conversão do movimento de translação do fluxo do fluido em um movimento de rotação da hélice do molinete.
Existem dois tipos básicos de molinete: o de eixo horizontal dotado de uma ou mais hélices, e o de eixo vertical, com o rotor de conchas. O primeiro é mais comumente utilizado na Europa e o segundo nos Estados Unidos. No Brasil, os dois tipos são bastante usados (FARIA,2013).
Alguns modelos de molinetes utilizam várias hélices, projetadas para faixas de velocidades específicas. O movimento de rotação da hélice do molinete produz
um impulso elétrico a cada volta ou a cada N voltas. Esses impulsos acionam
um contador que possibilita obter o número de voltas realizado pela hélice
durante um intervalo de tempo fixo. Com isso a velocidade da água é
determinada por uma equação empírica fornecida pelo fabricante e/ou obtida
por calibração em laboratório específico. A calibração deve ser realizada
periodicamente. 
A medição da velocidade do fluido necessita que o molinete seja colocado em
diferente posições no interior da lâmina d’água. Os instrumentos são fixados
em hastes, que podem ser colocadas à diversas posições pelo operador e em
cada posição a altura do instrumento é ajustada (SOUZA, 2003; Porto, 2001). Segundo Porto (2001), as velocidades limites que podem ser medidas com molinetes são de aproximadamente 2,5 m/s com haste e de 5 m/s com lastro, esse último utilizado em canais de maior porte. Valores acime destes não são recomendados pois oferecem elevado risco para o operador e para o
equipamento. O método do molinete é um método bastante preciso e apresenta um erro relativo de cerca de 5% para a vazão quando utilizado adequadamente e sob boas condições de medição.
Como a vazão e determinada pelo produto da velocidade do fluido com a área da seção transversal do canal por qual o escoamento ocorre, a velocidade obtida pelo molinete deve ser multiplicada pela área do canal. Este procedimento é basicamente o mesmo descrito anteriormente para o método dos flutuadores, sendo que a vazão é calculada para cada trecho de área selecionada no canal, permitindo uma maior precisão da medição. Fazendo-se o somatório das vazões de cada trecho obtêm-se a vazão total do canal. Ainda de acordo com a NBR 13403/1995 as vantagens e restrições deste método são: 
Vantagens:
Pode ser empregado com precisão para seções grandes e/ou
irregulares;
Há possibilidade de utilização do mesmo equipamento em diversos
locais;
As medições contínuas de vazão são possíveis quando um registrador
é acoplado.
Restrições
A medição é restrita à velocidade da corrente, de acordo com a aferição
do molinete, devendo estar sempre acima de 0,20 m/s;
Há impossibilidade de medições contínuas de vazões diretamente;
A altura mínima do nível de água está limitada em 0,30 m para o
molinete;
Deve ser aplicado em trechos retos;
Não deve ser aplicado na presença de grandes concentrações de
sólidos suspensos;
Não deve ser aplicado em regimes turbulentos;
Exige operação especializada.
ETAPA 4 PASSO 1
Os sensores consistem basicamente de placas de material condutor, separados por uma membrana semipermeável onde, à medida que fica úmida permite a passagem de corrente deuma placa condutora para outra placa condutora. 
Outras variações podem e devem ser adotadas dependendo da utilização do sensor, por exemplo, se for um sensor para a identificação de umidade do ar deve-se adotar um determinado modelo, para verificar a umidade do solo deve-se adotar outro modelo.
Em via de regra, o conceito adotado acima é utilizado na maior parte dos casos. Existem outras formas de construção de sensores desse tipo, e até mesmo pronto mas, para nosso projeto adotamos o modelo mais simples. 
Para montar esse circuito necessitamos da confecção de uma placa de circuito impresso que pode ser feita de forma manual. Embora seja possível montar esse circuito apenas fazendo a conexão dos componentes com fios, aconselhamos a sua montagem numa placa de circuitos impressos afim de não ocorrerem maus contatos e ruptura dos cabos ou terminais dos componentes. Para a placa de circuito impresso como, dito anteriormente, pode ser feito de forma manual. O layout pode ser definido conforme a necessidade do montador ou utilizando softwares próprios para essa função. Os componentes devem ser soldados e deve-se fazer a medição de cada contato para garantir que a solda ficou com uma boa qualidade evitando problemas de interferência e maus contatos por "solda fria" e sujeiras que podem ocorrer.
A placa, após os circuitos estarem montados, deve ficar sob uma superfície isolante para que as pontas dos componentes na placa não entrem em curto umas com outras afins de evitar curtos circuitos. 
Finalmente, aconselhamos montar a placa dentro de um recipiente que possa ser fechado e isolado contra intempéries apenas com o sensor exposto. Isso se deve ao fato de quase que invariavelmente o circuito será obrigado a ficar próximo de fontes de umidade o que pode gerar corrosão dos elementos do circuito e seus componentes comprometendo o funcionando. 
O sensor de umidade pode ser adotado para uma infinidade de utilizações. Claro que para cada utilização, muitas vezes, se faz necessário a alteração de algum elemento, principalmente da adequação do sensor para a utilização específica, mas no geral, seu modelo se destina a inúmeros casos onde, alguns podemos frisar:
Detecção de chuva: com esse sensor podemos verificar se está chovendo e acionar algum mecanismos para efetuar alguma tarefa, por exemplo, fechar uma janela, recolher um varal, acionar o limpador de para brisa de um automóvel e etc;
Detecção da umidade do solo: esse circuito pode ser adaptado para medir a umidade do solo, o que é muito importante em zonas agrícolas, onde sua tarefa será a de verificar se o solo encontra-se com a quantidade de água correta para o cultivo de vegetais que requerem quantidades específicas de água no solo. Pode ser utilizado também em encostas para detectar se a quantidade de água acumulada pode ou não desencadear um deslizamento.
Verificação de umidade em ambientes controlados
É possível através desse circuito fazer o controle da umidade em sistemas controlados como um Data-center por exemplo. Esse circuito seria utilizado para verificar a umidade do ar e caso ultrapasse um limite pré-estabelicido ele pode disparar um alarme informando o ocorrido.
Previsão de chuva: nesse caso é possível que o sensor seja ajustado para que possa informar o qual o grau de umidade presente no ar, sendo regulado para que emita um sinal audível, e/ou visível caso exista uma alta concentração de umidade e, baseando-se em dados estatísticos, pode prever se ocorrerá chuvas ou não.
Abaixo estão algumas vantagens e desvantagens apresentadas pelo sensor de umidade.
Vantagens
O sensor de umidade, conforme verificado, possui como vantagem sua grande simplicidade de construção e facilidade de aquisição dos componentes. Ele também permite fazer uma customização do seu sinal de resposta podendo facilmente ser adaptado para que funcione em conjunto com outros dispositivos de atuação ativa ou passiva, que serão os encarregados de efetuar as diversas tarefas a qual seja necessário.
Vale lembrar que tal sensor de umidade pode inclusive atender tanto objetivos industriais como residenciais sem que grandes alterações sejam necessárias.
Desvantagens
Exatamente por sua simplicidade o sensor de umidade não permite mais de uma utilização simultânea, ou seja, fazer uma medição do ar e do solo por exemplo. Outra desvantagem é o fato de ser necessário realizar alterações, embora simples, em sua função caso seja necessário utilizá-lo para outro fim.
Uma desvantagem inerente aos próprios componentes é a tolerância que possui, podendo ocorrer variações muito grandes que podem não ser eficientes em todos os projetos.
ETAPA 4 PASSO 2
Sensores de Viscosidade
A viscosidade é uma propriedade característica dos líquidos e gases reais, que se caracteriza pela medida da resistência ao escoamento que um fluído oferece quando se encontra sujeito a um esforço tangencial. O estudo da viscosidade é aplicado ao controle de qualidade de várias indústrias como por exemplo, a indústria farmacêutica, cosmética, alimentícia, química, além de análises clínicas, construção civil, indústrias petrolíferas, etc.
A viscosidade é medida em viscosímetros, os quais podem ser classificados em dois grupos: primário e secundário.
Primário
No grupo primário estão os instrumentos que realizam medidas diretas da tensão e da taxa de deformação do fluido.
Secundário
Os viscosímetros do grupo secundário inferem a razão entre a tensão aplicada e a taxa de deformação por meios indiretos, isto é, sem medir a tensão diretamente. Começando com um viscosímetro primário, temos o Brookfield, muito popular pela facilidade de manuseio. Ele contém "spindles" cada  um apropriado para medir a viscosidade de fluidos em uma faixa específica: os de menor diâmetro, as maiores viscosidades; os de maior diâmetro, as menores viscosidades.
Já como exemplo de viscosímetro secundário, temos o Copo Ford, um viscosímetro de fácil manuseio, no qual a viscosidade está relacionada com o tempo de esvaziamento de um copo de volume conhecido que tem um orifício calibrado na sua base, ou seja, coloca-se uma amostra em seu interior, e se mede o tempo que o líquido leva para escoar do copo Ford por meio de um orifício no fundo. O tempo de escoamento é proporcional à viscosidade do fluido, e depende tanto do diâmetro do orifício quanto da temperatura.
Outros exemplos de viscosímetro: 
Viscosímetro capilar;
Viscosímetro de Stokes;
Viscosímetro de Hoppler;
Viscosímetro de Saybolt.
Aplicações nas indústrias: 
Os viscosímetros podem ser usados em vários tipos de indústrias diferentes, como por exemplo, as farmacêuticas e as alimentícias. 
Exemplos:
Indústria Farmacêutica: na indústria farmacêutica podemos encontrar a Glicerina, por exemplo, um produto altamente viscoso usado em pomadas, xaropes, etc.
Indústria Alimentícia: na indústria alimentícia, nós temos o mel como exemplo, que pode ser usado tanto em pães e biscoitos, como em alguns produtos cosméticos.
Indústria Petrolífera: o petróleo é usado na indústria para produzir plástico, borracha, etc. e é considerado um produto de alta viscosidade.
Os sensores químicos de fibras ópticas, também conhecidos como optodos 1-3 ou optrodos , combinam as vantagens oferecidas pelas fibras ópticas com sistemas químicos de transdução. Nestes sensores, a fase sensora (transdutor químico) é constituída por um
reagente imobilizado, sensível e preferencialmente seletivo a um dado analítico, que gera o sinal óptico, o qual é relacionado à concentração da espécie de interesse. A imobilização de um reagente pode ser realizada fisicamente, por adsorção, oclusão ou atração eletrostática, ou quimicamente, através de ligação covalente . A imobilização física do reagente por adsorção na superfície é a mais simples de ser efetuada, sendo assim, empregada com regularidade. Entretanto, tem como principal desvantagem o baixo tempo de vida útil do sensor, pois o reagente pode ser facilmente lixiviado. A oclusão do reagente em uma matriz polimérica, embora, a princípio, possa aumentaro tempo de resposta do sensor em função da espessura da membrana, permite a obtenção de fases sensoras de maior durabilidade, pois o reagente permanece preso no interior da membrana, sendo lixiviado com maior dificuldade. A imobilização covalente do reagente2,7 na matriz adequada é considerada eficiente, pois minimiza a perda do reagente por lixiviação. A literatura relata o uso de vários materiais poliméricos adequados para imobilizar o reagente covalentemente, sendo mais comumente usados os derivados da celulose2,8-13. As membranas assim obtidas oferecem optodos com tempos de resposta curtos, vida útil longa e grande estabilidade. Os métodos que empregam sensores ópticos são baseados nas mudanças das propriedades ópticas do reagente imobilizado, por meio de medidas de reflexão, dispersão, difusão de luz, interferência, absorção, refração e difração. Quando um destes fenômenos acontece, as mudanças nas propriedades ópticas resultam na modulação de uma ou mais das seguintes propriedades: comprimento de onda (cor), amplitude, fase ou polarização14. O princípio de funcionamento básico dos optodos é simples. 
ETAPA 4 PASSO 3
O terra (ground) é um caminho condutor para a corrente entre um circuito elétrico e a Terra. O terra é feito de material com baixa resistência e é quem vai dar uma referência estável às medições de tensão. O aterramento também garante a proteção aos sinais de modo comum e também proteção em relação a tensões perigosas. Em uns dos jeitos de aterramento todos os equipamentos de medição e do sistema devem ser aterrados com isto tem-se uma referência de tensão. O segundo procedimento é para o terra de sinal que é necessário para prover uma referência sólida à medição de sinais com baixos níveis. Este aterramento deve ser feito separadamente e isolado do terra do sistema, pois poderemos ter correntes circulando entre os dois terras, o que podem criar ruídos com amplitudes superiores em até 100 vezes o sinal original. É recomendado o uso da blindagem que age basicamente como uma gaiola de Faraday e tem sua eficiência maximizada contra ruídos em modo-comum quando é aterrada na fonte de sinal. Além disso, garante a maior proteção à EMI.