Aula 12 - Medição de Nível - Indireta

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INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO 
RIO GRANDE DO SUL – CAMPUS RIO GRANDE
Aula 12
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• É o tipo de medição que se faz para 
determinar o nível em função de uma 
segunda variável.
• Neste tipo de medição, o nível é medido • Neste tipo de medição, o nível é medido 
indiretamente em função de grandezas físicas 
como: pressão, empuxo, radiação e 
propriedades elétricas.
MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Tipos de medições de nível indireta:
– Medição de Nível por Pressão
– Medição de Nível com Borbulhador
– Medição de Nível por Empuxo – Medição de Nível por Empuxo 
– Medição de Nível por Radiação 
– Medição de Nível por Capacitância 
– Medição de Nível por Ultrassom 
– Medição de Nível por Radar 
– Medição de Nível por Laser
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível por Pressão em Tanques Abertos
• Neste tipo de medição usamos a pressão hidrostática exercida pela 
altura da coluna líquida para medirmos indiretamente o nível através 
do conceito do Teorema de Stevin:
P = h . δ
• Onde: 
– P = Pressão em mmH O ou polegadaH O – P = Pressão em mmH2O ou polegadaH2O 
– h = nível em mm ou em polegadas 
– δ = densidade relativa do liquido 
– A pressão no fundo do reservatório é proporcional à 
quantidade de líquido no seu interior.
– Essa técnica permite que a medição seja feita 
independente do formato do tanque seja ele aberto ou 
fechado pela diferença de pressão.
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível por Pressão Diferencial
– Normalmente se utiliza um transmissor de pressão 
diferencial, cuja cápsula sensora é dividida em duas 
câmaras: a de alta (H) e a de baixa pressão (L).
– Este transmissor de nível mede a pressão diferencial, – Este transmissor de nível mede a pressão diferencial, 
subtraindo-se a pressão da câmara alta (H) da câmara 
baixa (L).
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível por Pressão Diferencial
– O princípio mais comum de funcionamento dos transmissores de 
pressão diferencial do tipo diafragma é o princípio de equilíbrio de 
forças
– O Medidor de diafragma se baseia na pressão hidrostática. Apresenta 
uma construção simples sendo recomendado para tanques abertos.uma construção simples sendo recomendado para tanques abertos.
– As pressões são aplicadas através das conexões de entrada do 
instrumento a duas câmaras situadas em lados opostos separadas 
por um elemento sensível (diafragma). Estas pressões, atuando sobre 
o elemento com uma superfície determinada, produzem forças de 
mesma direção e sentidos opostos, fazendo originar uma força 
resultante.
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SENSORES E MEDIDORES POR 
PRESSÃO DIFERENCIAL
• Medição de Nível por Pressão Diferencial
– Caso a medição de nível seja realizada em um 
tanque aberto, a tomada de baixa pressão do 
transmissor ficará aberta para a atmosfera (figura transmissor ficará aberta para a atmosfera (figura 
1).
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível por Pressão Diferencial - Pressão 
hidrostática em tanques abertos (Figura 1 abaixo).
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SENSORES E MEDIDORES POR 
PRESSÃO DIFERENCIAL
• Medição de Nível por Pressão Diferencial
– A figura 2 (abaixo) mostra o esquema para a 
medição de nível do líquido em um tanque 
fechado, contendo uma fase líquida e outra com fechado, contendo uma fase líquida e outra com 
pressão de um vapor. 
– A tomada superior é conectada ao lado de baixa 
pressão e a tomada inferior ao lado de alta 
pressão do transmissor diferencial. 
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SENSORES E MEDIDORES POR 
PRESSÃO DIFERENCIAL
• Medição de Nível por Pressão Diferencial em tanques 
fechados e pressurizados (Figura 2)
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de nível por pressão diferencial em tanques 
abertos
– Logo, como vimos, o lado de alta pressão do 
transmissor de pressão diferencial é ligado à tomada 
da parte inferior do tanque e o lado de baixa pressão 
é aberto para a atmosfera.é aberto para a atmosfera.
– Visto também que a pressão hidrostática do líquido é 
diretamente proporcional ao peso do líquido.
– O transmissor de pressão diferencial é usualmente 
montado em uma posição que corresponde o nível 
baixo de medição. Se isto é difícil, ele pode ser 
montado abaixo do tanque.
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de nível por pressão diferencial - Pressão 
hidrostática em tanques abertos.
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de nível por pressão diferencial - Pressão 
hidrostática em tanques abertos.
• Supressão de Zero
• Para maior facilidade de manutenção e acesso ao instrumento, 
muitas vezes o transmissor é instalado abaixo do tanque. Outras 
vezes a falta de plataforma fixadora em torno de um tanque vezes a falta de plataforma fixadora em torno de um tanque 
elevado resulta na instalação de um instrumento em um plano 
situado em nível inferior à tomada de alta pressão. 
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de nível por pressão diferencial - Pressão 
hidrostática em tanques abertos.
• Supressão de Zero
• Neste caso, uma coluna líquida se formará com a altura do líquido 
dentro da tomada de impulso, se o problema não for contornado, 
o transmissor indicaria um nível superior ao real.o transmissor indicaria um nível superior ao real.
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de nível por pressão diferencial - Pressão 
hidrostática em tanques abertos.
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de nível por pressão diferencial em tanques 
fechados
– No tanque fechado os lados de alta e baixa pressão do transmissor são 
conectados individualmente por tubos à parte baixa e alta do tanque 
respectivamente para obter pressão diferencial proporcional ao nível 
líquido. líquido. 
– A tomada da parte de baixo do tanque possui alta pressão.
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de nível por pressão diferencial em tanques 
pressurizados
– Para medição em tanques pressurizados, a tubulação de impulso da 
parte de baixo do tanque é conectada à câmara de alta pressão do 
transmissor de nível. A pressão atuante na câmara de alta é a soma 
da pressão exercida sob a superfície do líquido e a pressão exercida da pressão exercida sob a superfície do líquido e a pressão exercida 
pela coluna de líquido no fundo do reservatório. A câmara de baixa 
pressão do transmissor de nível, é conectada na tubulação de impulso 
da parte de cima do tanque onde mede somente a pressão exercida 
sob a superfície do liquido.
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de nível por pressão diferencial em tanques 
pressurizados
– Selagem das tomadas de impulso
• Quando o fluido do processo possuir alta viscosidade 
(densos), ou quando o fluido se condensar nas tubulações 
de impulso, ou ainda no caso de o fluído ser corrosivo, de impulso, ou ainda no caso de o fluído ser corrosivo, 
devemos utilizar um sistema de selagem nas tubulações de 
impulso das câmaras de baixa e alta pressão do transmissor 
de nível. 
• Selam-se então ambas as tubulações de impulso, bem como 
as câmaras de alta (H) e baixa (L) pressão do instrumento. 
• O líquido normalmente utilizado para selagem das tomadas 
de impulso é a glicerina ou o silicone líquido devido à sua 
alta densidade.
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de nível por pressão diferencial em tanques 
pressurizados
– Selagem das tomadas de impulso
• Selagem em instrumentação, o sistema utiliza a selagem para 
isolar o fluído do processo do seu dispositivo de medição .isolar o fluído do processo do seu dispositivo de medição .
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de nível por pressão diferencial em tanques 
pressurizados
– Elevação de Zero
• Na figura abaixo, apresenta-se um sistema de medição de nível 
com selagem, no qual pode ser feita a elevação, que consiste em com selagem, no qual pode ser feita a elevação, que consiste em 
anular-se a pressão da coluna líquida na tubulação de impulso da 
câmara de baixa pressão do transmissor de nível.
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SENSORES E MEDIDORES POR 
PRESSÃO DIFERENCIAL
• Medição de nível por pressão diferencial em tanquespressurizados
• Logo, a medição de nível para efeito de controle de 
processo pode ser feita simplesmente medindo-se a 
diferença de pressão entre a parte superior e inferior do diferença de pressão entre a parte superior e inferior do 
tanque onde se encontra o líquido, utilizando-se, para 
isto, um transmissor de pressão diferencial. 
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de nível por pressão diferencial em tanques
MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível com Borbulhador
– Também se baseia na pressão diferencial medida.
– Neste tipo de medição, um tubo é inserido no líquido 
em um vaso cujo um gás ou ar é introduzido. Assim, 
aumenta-se lenta e continuamente a pressão de aumenta-se lenta e continuamente a pressão de 
suprimento do gás até que se comece a borbulhar.
– No momento em que começa o borbulhamento, a 
pressão aplicada é exatamente igual à pressão 
exercida pela coluna liquida. Logo, o borbulhamento
não é intenso.
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível com Borbulhador
– O princípio no qual se baseia este tipo de medição é que 
será necessário uma pressão de ar igual à coluna líquida 
existente no vaso para que o ar vença este obstáculo e 
consiga escapar pela extremidade inferior do tubo, 
fazendo o líquido borbulhar.fazendo o líquido borbulhar.
– 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. 
– A medição da pressão dentro da tubulação do sistema se 
faz através de um instrumento receptor que pode ser um 
manômetro ou qualquer outro instrumento transmissor 
de pressão. 
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível com Borbulhador
• Com o sistema de borbulhador podemos detectar o nível 
de líquidos viscosos, corrosivos, bem como de quaisquer 
líquidos à distância. 
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível com Borbulhador
• Logo, neste sistema necessitamos de um suprimento de ar ou gás e 
uma pressão ligeiramente superior à máxima pressão hidrostática 
exercida pelo líquido. Este valor normalmente é ajustado para 
aproximadamente 20% a mais que a máxima pressão hidrostática 
exercida pelo líquido. O sistema borbulhador engloba uma válvula-exercida pelo líquido. O sistema borbulhador engloba uma válvula-
agulha de ar ou gás, um recipiente com líquido na qual o ar ou gás 
passará pelo mesmo e um indicador de pressão.
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível com Borbulhador
• Ajustamos a vazão de ar ou gás até que se observe a formação de 
bolhas em pequenas quantidades. Um tubo levará esta vazão de ar ou 
gás até o fundo do vaso a qual queremos medir seu nível, teremos 
então um borbulhamento bem sensível de ar ou gás no líquido o qual 
queremos medir o nível. Na tubulação pela qual fluirá o ar ou gás, queremos medir o nível. 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. Nota-se que 
teremos condições de instalar o medidor à distância devido a 
instalação de um transmissor de pressão. 
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível com Borbulhador
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível com Borbulhador
– Quando o nível do líquido sobe ou desce a 
pressão interna do tubo aumenta ou diminui 
respectivamente acompanhando o nível. Esta 
variação de pressão é sentida pelo instrumento variação de pressão é sentida pelo instrumento 
receptor (transmissor). 
– Uma coluna de líquido maior requer, maior 
pressão de ar para que haja expulsão de bolhas 
de ar; e para colunas menores, pressões menores 
de ar.
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível com Borbulhador
– Para termos um bom índice de precisão, é 
necessário que o fluxo de ar ou gás seja 
mantido constante em qualquer situação e para 
conseguirmos esta condição temos diversas 
maneiras, seja pela utilização de orifícios de 
conseguirmos esta condição temos diversas 
maneiras, seja pela utilização de orifícios de 
restrição, válvulas-agulha, rotâmetros com 
reguladores de pressão diferencial, 
borbulhadores reguláveis, entre outros.
– A válvula-agulha é um dos sistemas mais usados 
para regular o suprimento de ar ou gás na 
tubulação. 
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível com Borbulhador
– A - Materiais
• O tubo de medição pode ser executado em qualquer 
material de acordo com o fluido a ser monitorado. Ele 
poderá ser de aço inox ou aços especiais materiais poderá ser de aço inox ou aços especiais materiais 
plásticos como PCV, teflon, etc.
– B - Erros de Calibração
• O erro neste tipo de medição é devido somente ao 
erro do elemento receptor. O sistema não introduz 
erros consideráveis desde que convenientemente 
montado e regulado.
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível com Borbulhador
– C - Recomendações para seleção
• O método do borbulhamento tal como descrito 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. Isto faz 
com que o instrumento receptor acuse nível maior que o 
realmente existente nos vasos. Sob vácuo ocorre o mesmo. Nestes realmente existente nos vasos. Sob vácuo ocorre o mesmo. Nestes 
casos deve-se usar um instrumento de pressão diferencial onde 
uma das tomadas é ligada ao topo do equipamento.
• Os borbulhadores também não são recomendados 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.
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MEDIÇÃO DE NÍVEL INDIRETA
• Medição de Nível com Borbulhador
– D - Recomendações para Instalação
• O tubo de medição deve ser instalado firmemente, não permitindo 
vibrações ou deslocamentos longitudinais. Deve-se cuidar para que 
equipamentos como agitadores ou serpentinas não interfiram no 
funcionamento dos borbulhadores.funcionamento dos borbulhadores.
• Deve-se, sempre que possível, instalá-lo em um ponto onde as variações 
de nível por ondulação da superfície sejam mínimas e onde é possível 
instalar quebra-ondas.
• A extremidade do tubo imersa no líquido deve ter um corte em ângulo ou 
um chanfro triangular conforme a figura, com a finalidade de formar 
bolhas pequenas, garantindo uma pressão no interior do tubo o mais 
estável possível.
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