Aula - Medição de Nível

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Aula – Medição de NívelAula – Medição de Nível
INS23403 – Instrumentação
Professor: Sergio Luis Brockveld Junior
Curso Técnico em Mecatrônica
Módulo 3 – 2017/1
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Medição de Nível
● Nível é a altura do conteúdo, que pode ser 
líquido ou sólido.
● Trata-se de uma das principais variáveis 
utilizadas em controle de processos 
contínuos. 
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Medição de Nível
Através da medição de nível torna-se possível:
● Avaliar o volume estocado de materiais de processos 
contínuos em tanques de armazenamento;
● Realizar o balanço de materiais de processos onde 
existam volumes líquidos ou sólidos em reações, 
misturas etc.;
● Manter segurança e controle de alguns processos 
onde o nível do produto não pode ultrapassar 
determinado limite.
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Medição de Nível
1. Métodos de medição de nível:
1.1. Medição Direta: Onde é tomada como 
referência a posição superior da substância 
medida.
Ex:
1.1.1. Régua ou gabarito;
1.1.2. Visores de nível;
1.1.3. Boia ou flutuador.
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Medição de Nível
1.2. Medição Indireta: O nível é medido indiretamente em função 
de grandezas físicas como: pressão, empuxo e propriedades 
elétricas.
Ex:
1.2.1. Medição de nível por pressão hidrostática;
1.2.2. Medição de nível por pressão diferencial em tanques abertos e 
pressurizados;
1.2.3. Medição de nível com borbulhador;
1.2.4. Medição de nível por empuxo;
1.2.5. Medição de nível por capacitância;
1.2.6. Medição de nível por ultrassom;
1.2.7. Medição de nível descontínua.
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Medição de Nível
1.1.1. Régua ou gabarito:
Consiste em uma régua graduada que tem um 
comprimento conveniente para ser introduzida 
no reservatório a ser medido.
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Medição de Nível
1.1.2. Visores de Nível:
Este medidor usa o princípio dos vasos 
comunicantes. Quando se tem um único líquido 
contido em um recipiente, conclui-se que a altura 
alcançada por esse líquido é a mesma em qualquer 
que seja a forma do recipiente.
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Medição de Nível
1.1.2. Visores de Nível:
O nível é observado por um visor especial, 
podendo haver uma escala graduada 
acompanhando o visor.
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Medição de Nível
1.1.2. Visores de Nível:
Principais características:
● Simples;
● Barato;
● Precisos;
● Indicação direta;
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Medição de Nível
1.1.3. Boia ou flutuador:
Consiste em uma boia presa a um 
cabo que tem sua extremidade ligada 
a um contra peso.
No contra peso está fixo um ponteiro 
que indicará diretamente o nível em 
uma escala. 
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Medição de Nível
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Medição de Nível
1.2.1. Medição de nível por pressão 
hidrostática:
Neste tipo de medição usamos a pressão exercida 
pela coluna líquida, para medir indiretamente a o 
nível.
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Medição de Nível
1.2.1. Medição de nível por pressão hidrostática:
Uma coluna de fluido exerce uma pressão devido ao 
peso da coluna. A relação entre a altura da coluna, e a 
pressão do fluido na parte inferior da coluna é constante 
para qualquer fluido, independe da largura ou formato do 
reservatório.
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Medição de Nível
1.2.1. Medição de nível por pressão hidrostática:
Neste tipo de medição usamos a pressão exercida 
pela coluna líquida, para medir indiretamente a o nível.
P=P=δδ*g*h + P*g*h + Patmatm 
δδ – Densidade relativa
g – Gravidade 
h – Nível (altura)
PPatm atm – Pressão atmosférica – Pressão atmosférica 
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Medição de Nível
1.2.1. Medição de nível por pressão hidrostática:
Exemplo: Determine o nível de água em um tanque onde o 
sensor indica uma pressão de 150 kPa. 
Dados: Patm = 1atm = 101 kPa, δ = 1000 kg/m^3 e g= 9,81 δ = 1000 kg/m^3 e g= 9,81 
m/s^2.m/s^2. 
P=P=δδ*g*h + P*g*h + Patmatm 
P- PP- Patmatm==δδ*g*h *g*h 
h = (P- Ph = (P- Patmatm)/()/(δδ*g)*g)
 
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Medição de Nível
1.2.2. Medição de nível por pressão 
diferencial:
Para maior facilidade de manutenção e acesso ao 
instrumento, muitas vezes o transmissor é instalado abaixo 
do tanque.
 
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Medição de Nível
1.2.2. Medição de nível por pressão 
diferencial:
Se o problema não for contornado, o transmissor indicará 
um nível superior ao real.
 
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Medição de Nível
1.2.2. Medição de nível por pressão 
diferencial:
Em tanques pressurizados o transmissor é conectado na 
parte superior do tanque.
 
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Medição de Nível
1.2.3. Medição de nível com borbulhador:
Ajusta-se a vazão de ar ou gás até que se observe a 
formação de bolhas em pequenas quantidades.
 Medidor de pressão 
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Medição de Nível
1.2.4. Medição de nível por empuxo:
Fundamenta-se no princípio de Arquimedes.
 
“Todo 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”
 
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Medição de Nível
1.2.4. Medição de nível por empuxo:
 
E=V δ
E=empuxo
V=volume
δ=densidade
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Medição de Nível
1.2.4. Medição de nível por empuxo:
A técnica de medição de nível por empuxo pode ser 
aplicada para a medição de nível em tanques com líquidos 
diferentes.
 
E=V 1 δ1+V 2 δ2
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Medição de Nível
1.2.5. Medição de nível por capacitância:
O medidor de nível capacitivo mede a capacitância entre o 
eletrodo submergido (sonda capacitiva) em relação as 
paredes do tanque.
 
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Medição de Nível
1.2.5. Medição de nível por capacitância:
A medida que o nível do tanque for aumentando, o valor da 
capacitância aumenta progressivamente devido ao 
dielétrico ar ser substituído pelo dielétrico liquido.
 
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Medição de Nível
1.2.5. Medição de nível por capacitância:
A medição de nível por capacitância também pode ser feita 
sem contato, através de sonda de proximidade. Esta sonda 
consiste em um disco que compõe uma das placas do 
capacitor.
 
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Medição de Nível
1.2.6. Medição de nível por ultrassom:
O ultrassom consiste em uma onda sonora cuja frequência 
de oscilação é maior que aquele sensível pelo ouvido 
humano, ou seja, acima de 20 kHz.
 
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Medição de Nível
1.2.7. Medição de nível por radar:
O radar possui uma antena cônica que emite pulsos 
eletromagnéticos de alta alta frequência ‘s superfície a ser 
detectada. A distância entre a antena e a superfície a ser 
medida será então calculada em função do tempo de atraso 
entre a emissão e a recepção do sinal.
 
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Medição de Nível
1.2.7. Medição de nível por descontínua 
por condutividade:
Nos líquidos que conduzem eletricidade, podem-se 
mergulhar eletrodos metálicos, quando houver condução 
entre os eletrodos, teremos a indicação de que o nível 
atingiu a altura do último eletrodo alcançado pelo líquido.
 
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Medição de Nível
1.2.7. Medição de nível por descontínua 
por boia:
Diversas técnicas podem ser utilizadas para medição 
descontínua, desde uma simples boia acoplada a contatos 
elétricos, até sensores eletrônicos do tipo capacitivo ou 
ultrassônico.
 
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