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Medição de Nível
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral
Medição de Nível
Fonte: Simone Massulini Acosta
Medição de Nível
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DEFINIÇÃO
DEFINIR A ALTURA DE UM CONTEÚDO DE UM 
RESERVATÓRIO QUE PODE SER LÍQUIDO OU 
SÓLIDO
Tipos:
• DIRETA
• INDIRETA 
• DESCONTÍNUA
• SÓLIDOS
Medição de Nível
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Referência em relação à posição do plano superior da 
substância medida. 
Podemos utilizar:
- Réguas ou gabaritos
- Visores de nível
- Bóia ou flutuador
MEDIÇÃO DE NÍVEL DIRETA
Medição de Nível
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RÉGUA OU GABARITO
Régua graduada introduzida dentro do reservatório a ser medido. 
Nível pela leitura direta do comprimento molhado na régua pelo líquido. 
Ex: Óleo automotivo.
MEDIÇÃO DIRETA
Medição de Nível
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VISORES DE NÍVEL DE VIDRO
Princípio dos vasos comunicantes.
Nível é observado por um visor de vidro especial
Pode haver uma escala graduada acompanhando o visor.
MEDIÇÃO DIRETA
Medição de Nível
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VISORES DE NÍVEL
Outro tipo de visor que é muito utilizado é o 
visor de vidro tubular instalado externamente com válvulas de 
bloqueio na parede do tanque. 
MEDIÇÃO DIRETA
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VISORES DE NÍVEL TIPO REFLEX
Instalado em vasos pressurizados. 
Não podemos ver a cor do líquido. 
• Ar ou gás: luz ambiente refletida.
• Líquido na parte interna: a luz não é refletida.
VISORES DE NÍVEL TIPO REFLEX
Instalado em vasos pressurizados. 
Não podemos ver a cor do líquido. 
VISORES DE NÍVEL TIPO REFLEX
Instalado em vasos pressurizados. 
Não podemos ver a cor do líquido. 
MEDIÇÃO DIRETA
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VISORES DE NÍVEL TIPO REFLEX
Instalação: 
MEDIÇÃO DIRETA
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VAPOR
ÁGUA
Vapor entre a vidro e a lâmpada: visores avermelhados 
Água entre o vidro e a lâmpada: visores esverdeados
VISORES DE NÍVEL TIPO REFLEX
Instalação em alta pressão: 
MEDIÇÃO DIRETA
Medição de Nível
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VISORES DE NÍVEL COM PALHETAS METÁLICAS 
Possui uma bóia magnética que faz com que as palhetas se movam à
medida que o nível sobe, mostrando a parte colorida das palhetas 
VISORES DE NÍVEL COM PALHETAS METÁLICAS 
Possui uma bóia magnética que faz com que as palhetas se movam à
medida que o nível sobe, mostrando a parte colorida das palhetas 
MEDIÇÃO DIRETA
Medição de Nível
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VISORES DE NÍVEL COM PALHETAS METÁLICAS 
MEDIÇÃO DIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO DIRETA
BÓIA OU FLUTUADOR
Bóia presa a um cabo que tem sua extremidade ligada a um contrapeso, onde 
está fixo um ponteiro que indicará o nível em uma escala. 
Encontrada em tanques fechados não pressurizados.
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BÓIA OU FLUTUADOR
MEDIÇÃO DIRETA
Medição de Nível
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BÓIA OU FLUTUADOR
MEDIÇÃO DIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
Neste tipo de medição são usadas propriedades físicas 
ao nível como: 
• Pressão
• Empuxo
• Radiação
• Propriedades elétricas
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MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA
Usamos a pressão exercida pela altura da coluna líquida, para medirmos 
indiretamente o nível.
Onde:
P = Pressão em mm H2O ou polegada H2O,
h = nível em mm ou em polegada,
dr = densidade relativa do líquido em relação à água na temperatura ambiente.
P = h x dr
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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SUPRESSÃO DE ZERO (pressão na câmera de alta)
Transmissor é instalado abaixo do tanque:
- Facilitar o acesso
- Falta de plataforma fixadora em torno de um tanque
Uma coluna líquida se formará dentro da tomada de impulso e o 
transmissor indicará um nível superior ao real.
MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICAMEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA
MEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA
MEDIÇÃO INDIRETA
SUPRESSÃO DE ZERO
SUPRESSÃO 
DE ZERO
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Exemplo: Cálculo de pressão para este tipo de montagem.
• Quando o nível estiver
em 0%:
P0% = h . d
P0% = 1000 . 1,2
P0% = 1200 mmH2O
• Quando o nível estiver 
em 100%:
P100% = h . d
P100% = (2000 + 1000) . 1,2 
P100% = 3000 . 1,2 
P100% = 3600 mmH2O
Range: 1200 a 3600 mmH2O
MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA
SUPRESSÃO DE ZERO (pressão na câmera de alta)
MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA
SUPRESSÃO DE ZERO (pressão na câmera de alta)
MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA
SUPRESSÃO DE ZERO (pressão na câmera de alta)
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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Utilizada em tanques fechados e 
pressurizados.
A pressão “H” é a soma da pressão da 
superfície do líquido e a pressão da 
coluna de líquido no fundo do 
reservatório. A pressão “L” é conectada 
na parte de cima do tanque. 
MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA
ELEVAÇÃO DE ZERO – camera de baixa pressao com coluna liquida
MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICAMEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA
MEDIÇÃO INDIRETA
ELEVAÇÃO DE ZERO
ELEVAÇÃO 
DE ZERO
Medição de Nível
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Exercícios: Determine o pedido.
a) Range do instrumento: ________________mmH2O
b) Saída do instrumento quando o P FOR = 0 mmH2O : _____ psi
MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA
ELEVAÇÃO DE ZERO – camera de baixa pressao com coluna liquida
MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA
MEDIÇÃO INDIRETA
C1
CA1
Slide 22
C1 -10000 a 10000
9 psi
Carlos Eduardo Ferrante do Amaral, 9/15/2011
CA1 
-10000 a 10000
9 psi
Carlos Amaral, 9/30/2011
Medição de Nível
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MEDIÇÃO COM BORBULHADOR
Um tubo é inserido no líquido em um vaso.
Para que o ar consiga escapar pela extremidade inferior do tubo será
necessário uma pressão de ar igual ou maior à coluna líquida existente no 
vaso.
MEDIÇÃO COM BORBULHADOR
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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Necessitamos de uma pressão do ar ou gás ligeiramente superior à máxima 
pressão hidrostática exercida pelo líquido (normalmente 20% a mais). Ajustamos a 
vazão de ar ou gás até que se observe a formação de bolhas em pequenas 
quantidades.
Na tubulação pela qual fluirá o ar ou gás, instalamos um indicador de pressão que 
indicará um valor equivalente a pressão devido ao peso da coluna líquida. 
MEDIÇÃO COM BORBULHADOR
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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- Usado em tanques submerso ou torres de resfriamento
- Afastamento de 1 polegada do fundo
- Terminação do tubo em 45 graus
-½ polegada
MEDIÇÃO COM BORBULHADOR
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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Princípio de Arquimedes
“Todo o corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de uma força 
vertical dirigida de baixo para cima igual ao peso do volume do 
fluido deslocado.”
MEDIÇÃO POR EMPUXO
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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E = Vd .  e Pa = W – E
Onde:
E= empuxo
V= volume deslocado
= densidade ou peso específico
do líquido
Pap= Peso aparente
W= Peso real do flutuador
E= força de empuxo
MEDIÇÃO POR EMPUXO
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO POR EMPUXOMEDIÇÃO POR EMPUXO
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO POR EMPUXO
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO POR EMPUXO
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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INTERFACE ENTRE 2 LÍQUIDOS:
Consideremos dois líquidos com pesos específicos diferentes 1 e 2. 
O empuxo será dado por: Et = E1 + E2
onde: E1 = V1 . 1 e E2 = V2 . 2
Assim para diferentes valores de altura de interface, teremos diferentes variações 
de empuxo. 
MEDIÇÃO INDIRETA
MEDIÇÃO POR EMPUXO
Medição de Nível
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MEDIÇÃO POR EMPUXO
MEDIÇÃO INDIRETA
Exemplo: Separadores trifásicos
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Isentos do contato com os produtos que estão sendo medidos. 
Manutenção sem a interferência no processo. 
Indicação e controle de materiais de manuseio extremamente 
difíceis e corrosivos, abrasivos, muito quentes, sob pressões 
elevadas ou de alta viscosidade (sólidos).
MEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO POR RAIOS GAMA
MEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO POR RAIOS GAMA
MEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO POR RAIOS GAMA
MEDIÇÃO INDIRETA
 
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MEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO POR RAIOS GAMA
MEDIÇÃO INDIRETA
(chum
bo)
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• Fonte de emissão de raios gamas montado perpendicularmente a
tubulação do processo ou montado do lado de fora da parede de um 
tanque e do outro lado da tubulação ou do outro lado da parede do 
tanque.
• Câmara de ionização que transforma a radiação Gama recebida em um 
sinal elétrico de corrente contínua. 
MEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO POR RAIOS GAMA
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO POR RAIOS GAMA
MEDIÇÃO INDIRETA
Utilizado para a medição de densidade nas indústrias de mineração 
Medição de Nível
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C = K A 
d
Mede a capacitância do capacitor formado pelo eletrodo submergido no 
líquido em relação às paredes do tanque. 
O elemento sensor geralmente é uma haste ou cabo flexível de metal. 
MEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIA
MEDIÇÃO INDIRETA
MEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIA
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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O sensor de capacitância pode ser aplicado a fluidos não-
condutores e condutores. 
No caso de fluidos condutores o eletrodo deve se inteiramente 
isolado (com Teflon) para se evitar curto-circuito no sistema de 
medição.
MEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIA
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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Problemas: Incrustações no tubo
MEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIA
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIA
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIA + RADIAÇÃO
MEDIÇÃO INDIRETA
http://www.youtube.com/watch?v=TRrhouofKFU
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MEDIÇÃO POR ULTRASSOM
MEDIÇÃO INDIRETA
Materiais piezoelétricos podem ser usados como gerador de ultra-som: 
transmissores. 
Quando se aplica uma força em uma material piezoelétrico, resulta o 
aparecimento de uma tensão elétrica no seu terminal: receptores.
Medição de Nível
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Acima de 20 kHz. 
Materiais piezoelétricos
Velocidade de propagação do som:
• Na água, a 10ºC, a é de 1440m/s, 
• No ar, a 20ºC, é 343 m/s.
MEDIÇÃO POR ULTRASSOM
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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Problemas: Variação com temperatura e espuma.
MEDIÇÃO POR ULTRASSOM
MEDIÇÃO INDIRETA
MEDIÇÃO POR ULTRASSOM
MEDIÇÃO INDIRETA
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O sinal de radar, que é emitido por uma antena, reflete na superfície do produto e 
retorna depois de um intervalo de tempo, que é proporcional a distância entre a 
antena e a superfície do produto. 
Ex: Petrobras
MEDIÇÃO POR RADAR
MEDIÇÃO INDIRETA
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O sinal é gerado por um sistema chamado FMCW (Frequency Modulated
Continuous Wave). Esta freqüência gerada é da ordem de 8,5 a 9,9 GHz. A 
medição por radar serve para medir distância, nível, volume, líquidos com 
espumas, tanques de armazenamento com agitadores etc. 
MEDIÇÃO POR RADAR
MEDIÇÃO INDIRETA
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FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave).
MEDIÇÃO POR RADAR
MEDIÇÃO INDIRETA
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Vantagens do Radar 
1. Pode medir nível de líquidos complexos (tóxicos, perigosos, sanitários).
2. Não requer licença legal (como o radiativo).
3. É uma medição sem contato.
4. Apresenta alta precisão em faixa de 1,5 a 60 m.
5. A antena pode ser colocada externamente, totalmente isolada do processo.
6. Nenhuma recalibração é requerida quando se altera as condições de processo, 
pois a mudança do líquido não afeta a velocidade e freqüência e processamento do 
sinal.
7. A operação do sistema pode tolerar revestimento do sensor, turbulência da
superfície e espuma no líquido (melhor que laser e ultra-som).
MEDIÇÃO POR RADAR
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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Desvantagens do Radar 
1. Alto custo.
2. Só é aplicada em processo com líquido limpo.
3. Fraca reflexão em sólidos granulados.
MEDIÇÃO POR RADAR
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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Influência do vapor no radar
Pode haver uma influencia na precisão da medição de nível se a 
composição do vapor varia entre a condição de sem vapor até vapor 
totalmente saturado. 
A pressão e a temperatura sejam medidas e oprograma no Medidor 
de Tanque a Radar corrija a influência do vapor automaticamente.
Gases que afetam a transmissão das ondas de radar são: Oxido de 
propileno, Éter etílico, Éter propílico, Acetaldeido, Proionaldeido, 
Isotubiraldeido, Acetona, Metanol, Amônia.
MEDIÇÃO POR RADAR
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO POR RADAR
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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Tanto de produtos líquidos como sólidos com elevada precisão.
O único componente em contato com o meio é um cabo. 
MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)
MEDIÇÃO INDIRETA
MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)
MEDIÇÃO INDIRETA
MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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Opções de cabo ou haste rígidas, comprimentos, materiais e conexões de 
processo 
MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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Versões com a presença de indicador local e para processos críticos como 
áreas classificadas ou com altas temperaturas.
Funcionamento não é afetado pela presença de gases, vapores, pó, poeira, 
espuma ou alterações no meio (densidade ou condutividade).
MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)
MEDIÇÃO INDIRETA
MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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RD400 - SMAR - Transmissor de Nível por Onda Guiada
Vídeo: http://www.smar.com/brasil2/products/rd400.asp
MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)
MEDIÇÃO INDIRETA
MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)
MEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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MEDIDORES DESCONTÍNUOS DE NÍVEL
São empregados para fornecer indicação apenas 
quando o nível atinge certos pontos desejados. 
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Nos líquidos que conduzem eletricidade, podemos mergulhar 
eletrodos metálicos de comprimento diferente. Quando houver 
condução entre os eletrodos teremos a indicação de que o nível 
atingiu a altura do último eletrodo alcançado pelo líquido 
POR ELETRODOS
MEDIÇÃO DESCONTÍNEA
POR ELETRODOS
MEDIÇÃO DESCONTÍNUA
Medição de Nível
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Este tipo de medidor é utilizado como chave de 
nível para indicar nível alto ou baixo e, esta 
informação, também serve para fazermos o 
intertravamento com bombas. 
POR BÓIAS
MEDIÇÃO DESCONTÍNUA
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POR BÓIAS
MEDIÇÃO DESCONTÍNUA
Medição de Nível
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A medição de nível por capacitância também pode utiliza na 
medição sem contato, através de sondas de proximidade. A sonda 
consiste de um disco compondo uma das placas do capacitor. A 
outra placa é a própria superfície do produto ou a base do tanque.
POR CAPACITÂNCIA
MEDIÇÃO DESCONTÍNEA
POR CAPACITÂNCIA
MEDIÇÃO DESCONTÍNUA
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POR CAPACITÂNCIA
MEDIÇÃO DESCONTÍNUA
Medição de Nível
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Baseia-se na vibração da haste por um cristal piezoelétrico. 
2 modelos: haste rígida e diapasão (garfo). 
Haste rígida: materiais sólidos.
Haste diapasão: produtos sólidos e líquidos.
TIPO DIAPASÃO
MEDIÇÃO DESCONTÍNEA
TIPO DIAPASÃO
MEDIÇÃO DESCONTÍNUA
TIPO DIAPASÃO
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MEDIÇÃO DESCONTÍNUA
TIPO DIAPASÃO
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MEDIÇÃO DE SÓLIDOS
Medição de Nível
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É necessário medir o nível dos sólidos, geralmente em forma de 
pó ou grãos, em silos, altos-fornos etc., pelos mesmos motivos da 
medição de nível dos líquidos.
As formas mais comuns de medição de nível de sólidos são com a 
utilização de dispositivos eletromecânicos ou das células de carga.
MEDIÇÃO DE SÓLIDOS
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CÉLULA DE CARGA
A célula de carga é um sensor piezoresistivo, também 
conhecido como strain gauge. 
R = L . 
S
MEDIÇÃO DE SÓLIDOS
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CÉLULA DE CARGA
Para se instalar este tipo de sensor, era necessário cortar os “pés 
dos silos”, para que o silo ficasse apoiado sobre o sensor.
Recentemente foram desenvolvidas células presas na estrutura do 
silo apenas com dois parafusos, queconseguem perceber a 
modificação da estrutura do material metálico a qual estão 
presas. 
MEDIÇÃO DE SÓLIDOS
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MEDIÇÃO DE SÓLIDOS
CÉLULA DE CARGA
MEDIÇÃO DE SÓLIDOS
CÉLULA DE CARGA
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MEDIÇÃO DE SÓLIDOS
CÉLULA DE CARGA
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Medidor de Distância a Laser
Medição de Nível
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Medidor de Distância a Laser
Techniques for Distance Measurements
Time-of-flight measurements (or pulse measurements) are 
based on measuring the time of flight of a laser pulse from the
measurement device to some target and back again. Such
methods are typically used for large distances.
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Medidor de Distância a Laser
Neutrinos mais rápidos que a velocidade da luz
Emitido da Suíça, a 730Km de distância, o feixe de neutrinos 
atingiu os detectores do Projeto Opera, na Itália 60 
nanosegundos ANTES do esperado.
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Medidor de Distância a Laser
A luz percorre um metro em 3,3ns
Para ter-se precisão em cm: 
A luz percorre um cm em 0,033ns, logo preciso de 
30,3 G samples/s
$$$$
Medição de Nível
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Techniques for Distance Measurements
The phase shift method uses an intensity-modulated laser 
beam. the phase shift is proportional to the time of flight.
Medidor de Distância a Laser
Medição de Nível
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Techniques for Distance Measurements
For small distances, one sometimes uses ultrasonic time-of-
flight methods, and the device may contain a laser pointer just
for getting the right direction.
Medidor de Distância a Laser
Medição de Nível
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Techniques for Distance Measurements
Frequency modulation methods involve frequency-modulated
laser beams, for example with a repetitive linear frequencyramp. The distance to be measured can be translated into a 
frequency offset, which may be measured via a beat note of
the sent-out and received beam.
Medidor de Distância a Laser
Medição de Nível
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Techniques for Distance Measurements
Interferometers allow for distance measurements with an
accuracy which is far better than the wavelength of the light 
used.
Medidor de Distância a Laser