Medição de Nível - SENAI - MG, Notas de estudo de Tecnologia Industrial
adriano-rosa-7
adriano-rosa-7

Medição de Nível - SENAI - MG, Notas de estudo de Tecnologia Industrial

23 páginas
50Números de download
1000+Número de visitas
100%de 0 votosNúmero de votos
3Número de comentários
Descrição
Medição de Níve
100 pontos
Pontos de download necessários para baixar
este documento
Baixar o documento
Pré-visualização3 páginas / 23
Esta é apenas uma pré-visualização
3 mostrados em 23 páginas
Esta é apenas uma pré-visualização
3 mostrados em 23 páginas
Esta é apenas uma pré-visualização
3 mostrados em 23 páginas
Esta é apenas uma pré-visualização
3 mostrados em 23 páginas
Medição de Nível SENAL-CETEL coluna preenchida com o líquido de enchimento. Assim as duas tomadas do transmissor estarão protegidas e efetuarão uma medição adequada dependendo para tal, do assunto a seguir. 4.4 SUPRESSÃO DE ZERO Quando selamos as duas câmaras do transmissor, usamos um líquido de enchimento em toda a extensão da coluna da câmara de baixa pressão. Assim, se chamarmos de H esta altura da câmara de baixa preenchida com líquido de enchimento de densidade D e se p for a pressão existente na superfície do líquido no Remote Seal / Capillary tanque: NARA AA Fig.06 - Supressão de zero a)Com o tanque vazio: - Pressão na câmara de alta: Pu=p - | Pressão na câmara de baixa: p,=p+D-H - Pressão diferencial na entrada do transmissor: 4p=py-p,>4p=-D-H b) Com o tanque cheio: - Pressão na câmara de alta: Pu=p+D-H - Pressão na câmara de baixa: q Medição de Nível SENAL-CETEL p,=p+p:h - Pressão diferencial na entrada do transmissor: Ap=Py-Pp,>4p=p-h-D-H Em suma, a faixa de medição é: -DH a ph-DH Portanto, temos que fazer na calibração do transmissor o que chamamos de supressão de zero que consiste em abaixar o zero de pressão do instrumento a um valor abaixo da pressão atmosférica. 5 MEDIÇÃO DE NÍVEL POR EMPUXO Este tipo de medição baseia-se no princípio de Arquimedes apresentado em nossa revisão inicial. Uma flutuador de formato geralmente cilíndrico e volume conhecido, é colocado dentro do tanque de medição. À medida que o fluido vai tendo o seu nível aumentado de forma a deixar parte do flutuador imerso. Tanto maior for o nível maior será o volume imerso do flutuador e pelo princípio de Arquimedes, maior será o empuxo por ele sofrido. O empuxo gera um pequeno movimento do flutuador que por sua vez é ligado a uma haste que sofre uma pequena rotação e esta haste é ligada a um tubo que se torciona em função daquela rotação. A extremidade livre da haste é ligada ao sistema de transmissão que pode ser potenciométrico (transmissor eletrônico). Fig.07 - Medidor de nível por empuxo A montagem do flutuador pode ser feita de três formas básicas: a) Pelo topo do tanque; b) Pelo lado do tanque; c) Em um tubo vertical, ligado ao tanque pelas extremidades superior e inferior. 12 Medição de Nível SENAL-CETEL Flutuadores cilíndricos são industrialmente encontrados com comprimentos que variam desde 14" (36 cm) a 120" (305cm). 6 MEDIÇÃO DE NÍVEL POR BORBULHADOR OU SISTEMA DE PURGA Este tipo de medição permite que a determinação do nível de líquidos viscosos e/ou corrosivos, bem como de quais quer líquidos sem que o transmissor entre em contato com o fluido de medição. Isto porque pode haver uma relativa distância entre o processo e o medidor. Para tanto, necessita-se de uma pressão ligeiramente maior que a exercida pelo líquido no fundo do reservatório. Pode-se agregar um borbulhador com uma válvula em agulha por onde deverá passar o ar a ser levado ao tanque de medição de hível. Uma sonda ou capilar leva o ar até o fundo do tanque. O procedimento natural de inicialização deste princípio de medição é inicialmente ajustar a vazão do borbulhador — na vávula reguladora de vazão — até que haja a formação de bolhas que serão observadas na superfície do líquido e no reservatório de água do borbulhador. Com esta vazão garantimos que a pressão de na linha de ar é praticamente igual à pressão da coluna líquida. Instalamos, desta forma, um transmissor de pressão na linha de ar de forma que o valor que este recebe corresponde sempre ao nível do tanque. Fig.08 - Sistema de medição de nível por borbulhador É importante notarmmos que esta vazão de ar, para dentro tanque deve realmente ser pequena afim de minimizar as perdas de pressão ao longo do capilar. Garantindo este fato, podemos instalar o transmissor em qualquer ponto da linha de ar, podendo este, como dito anteriormente, ficar à distância. Algumas observações podem ser feitas acerca deste sistema visando a obtenção de resultados mais satisfatórios: 13 Medição de Nível SENAL-CETEL a) A extremidade do tubo que é colocado no tanque deve ser chanfrada ou serrilhada, afim de diminuir as tensões superficiais e possibilitar bolhas menores. b) O conjunto do recipiente com água e da válvula em agulha encontrado comercialmente com o nome de “borbulhador", pode ser substituído por um rotâmetro também com válvula em agulha; c) Para grandes variações de nível e portanto de valores da coluna de água, recomenda-se o uso de uma válvula reguladora de vazão com compensação de pressão, afim de manter a vazão sempre constante; d) Recomenda-se uma distância mínima de 3” entre a sonda e o fundo do tanque no caso da medição de líquidos que contenha sólidos em suspensão, afim de evitar que o acúmulo destes possa levar a interferências no processo de medição. 7 MEDIÇÃO DE NÍVEL POR SENSOR CAPACITIVO Este sistema de medição pode ser utilizado tanto com líquidos dielétricos quanto com líquidos condutores. No caso de líquidos dielétricos, o capacitor é composto por uma haste que colocada no interior de um tubo cilíndrico de metal. A capacitância varia de acordo com o nível do líquido. Para líquidos condutores, usa-se somente uma haste recoberta por material isolante elétrico. Esta haste constitui um dos eletrodos, e o dielétrico é exatamente feito pela sua cobertura. À medida que o nível do líquido varia, a capacitância entre o eletrodo e o fluido varia proporcionalmente. Um circuito adequado toma esta medida de capacitância e a processa em um sinal de 4 a 20 mA ou outro tipo mais adequado para aquela área. Fig.09 - Sistema de medição descrito acima 14 Medição de Nível SENAL-CETEL 8 MEDIDOR DE NÍVEL ECOSSÔNICO OU ULTRASSÔNICO Fig.10 - Sistema de medição de nível ultrassônico Este tipo de medição baseia-se no princípio da reflexão de um onda sonora em uma superfície em um obstáculo criando o efeito ao qual chamamos de eco. Constitui se de uma unidade emissora de um sinal ultrassônico e de uma outra unidade receptora deste sinal. A montagem das unidades emissora e receptora é feita no topo do tanque de medição. A unidade emissora envia um trem de pulsos de ondas sônicas, que serão refletidas na superfície do líquido. Parte desta onda refletida será captada pela unidade receptora. O intervalo de tempo entre o envio do trem de pulsos e sua recepção é diretamente proporcional à distância percorrida pela onda, e portanto relaciona-se diretamente com o nível do tanque. Fig. 11 - Medidor de Nível Ultrassônico instalado 15 Medição de Nível SENAL-CETEL Matematicamente isto pode ser visto da seguinte forma. Sendo: H =altura do tanque h=nível do liquido v= velocidade do som t = tempo medido H —h= parte vazia do tanque 2(H-h=visH-h= El sh=n-V 2 2 Percebemos, portanto, que o circuito eletrônico do medidor ultrassônico a medição de um intervalo de tempo t que é realmente proporcional ao nível do tanque, além do que a equaç-çao acima nos permite visualizar que o único parâmetro a ser configurado dentro deste instrumento para a adequação à uma determinada faixa de trabalho é o valor de H (altura do tanque). A temperatura, no entanto, afeta a velocidade do som e sendo assim afeta as medições por este método. Sendo assim, a forma mais correta para se obter medidas mais precisas é medir também a temperatura no local da medição e fazer a adequada compensação. Um outro fator que pode afetar a precisão das medições é a formação de bolhas ou ondas na superfície do líquido, o que geraria ecos errôneos e portanto, medições imprecisas. Este instrumento não é utilizado apenas para a medição de líquidos e nem tão somente em tanques fechados. Uma excelente aplicação de sua funcionalidade é na medição de leitos de canais de rios. Também sólidos podem ter seu nível medido através deste método. Uma grande vantagem deste instrumento é que não há qualquer contato do medidor com o líquido, o que facilita a medição de líquidos altamente corrosivos ou daqueles que facilmente se cristalizam como é o caso de soluções concentradas de glicose, que envolveriam qualquer parte de um medidor por uma camada de cristais influenciando sua medição. 9 MEDIÇÃO DE NÍVEL POR PESAGEM O nível de um reservatório e o seu peso são grandezas grandemente relacionadas. A partir de um deles, o outro é facilmente determinado. Podemos desta forma, medir o nível de um reservatório através do peso do produto contido no mesmo. Dentre várias formas de se determinar o peso de um reservatório contendo um produto, destacam-se três: a) Balanças Convencionais; b) Células de carga — pneumáticas, hidráulicas ou eletrônicas; 16 Medição de Nível SENAL-CETEL c) Medidores tipo carga volumétrica. Nos ateremos neste momento ao tratamento apenas da determinação do nível por células de carga eletrônicas. A célula de carga elétrica utiliza-se de um (ou vários) strain gauge como elemento de medição. As variações da força peso são convertidas em variações de resistência que vão para um circuito em ponte Wheatstone. Lá estes sinais são convertidos em correspondentes valores de nível através do uso da área do tanque e da densidade do produto medido. Como na maioria das vezes, várias células de carga são utilizadas o sinal de peso referência tomado para ser convertido em nível é o correspondente à média aritmética dos pesos individuais medidos por cada célula. Tendo em vista essa observação, deve-se ressaltar a importância da simetria na instalação de um conjunto de células de carga. Fig.12 - Células de carga baseadas em Strain Gauges 17 Medição de Nível SENAL-CETEL 10 EXERCÍCIOS 1 - Defina o que é nível. 2 - Qual a finalidade da medição de nível? w ' Cite 3 métodos de medição de nível? s ' Cite 3 tipos de medidores diretos de nível? 5 - No que consiste o medidor de nível tipo régua? 6 - Qual o princípio de funcionamento dos visores de nível? 7 - No que consiste o medidor de nível tipo bóia? 8 - Quais as propriedades físicas usadas na medição de nível indireta? 9 - Em que teorema se baseia a medição de nível por pressão? 10 - Calcule a pressão no fundo de um reservatório cujo nível da água está a 2,5 m da base. 11 - Calcule a pressão no fundo de um tanque de óleo cujo nível esta a 3 m da base. A densidade do óleo é do 0,8. 12 - Como é feita a medição de nível indireta em tanques fechados e pressurizados? 13 - Calcule o pedido: a) 62% da faixa de -30 mmHg à 50 mmHg b) 4% dafaixa de 13PSlã25PsSi c) 79% da faixa de 50 mmHg à 200 mmHg d) 39% dafaixa de 0,2 Kpaà 1 kKpa e) 33% da faixa de -100 mmH,O à 10 mm H,O f) 20% da faixa de -100 PSl à 100 PSI 9) 42% dafaixa de 750 “H,O à 1000 “H,O h) 81% da faixa de 500% à 800ºC i) 73% da faixa de -20º à 120º€ |) 93% da faixa de -150 “Hg à 20'Hg 18 Medição de Nível SENAL-CETEL 14 - Determine o pedido: a) Range do instrumento: mmkH,O b) Saída do instrumento quando o nível for 78%: Psi saída (3a 15 PSI) aim d=2,5 15 - Explique em que situação de instalação, se deve fazer o ajuste de supressão de zero em um transmissor de nível por pressão diferencial. 16 - Calcule o range do instrumento em mmH,O: Range = mm HO altura em em 300 alimentação saída (3a 15 PSI) 1,2 50 aim 17 - Determine o pedido: a) Range do instrumento: “HO b) Saída do instrumento quando o nível for 37%: Ps c) Nível quando a saída for 13,6 PSI: % 19 Medição de Nível SENAL-CETEL altura em com 500 alimentação saída (3a 15 PSI) 18 - Explique em que situação de instalação, se deve fazer o ajuste de elevação de zero em transmissor de nível por pressão diferencial. 19 - Determine o range do instrumento em mmH,O: Range = mmH,0 saída (3a 15 PSI) d=30 20 - Determine o range do instrumento em “H,O: Range = “HO altura em em Fkgriem 1000 alimentação saída (3 a 15 P51) 20 Medição de Nível SENAL-CETEL 21 - Determine o pedido: Range do instrumento: mmH,O Saída do instrumento quando o AP for = 0: PSI F altura em cm 2kgfiem 1000 saída (3a 15 PSI) 22 - Quais são as aplicações da medição de nível com borbulhador? 23 - Para qual valor devemos ajustar a pressão do borbulhador? 24 - Como é composto o sistema para a medição de nível com borbulhador? 25 - Como deve ser feito o ajuste do borbulhador? 26 - O que podemos instalar na tubulação por onde fluirá o ar ou gás? 27 - Em que princípio se baseia a medição de nível por empuxo? 28- O que diz o princípio de Arquimedes? 29 - Qual a fórmula matemática que define o empuxo? 30 - Em que situação do processo ocorre a medição de nível por interface? 31 - Defina o que é interface. 32 - Qual a vantagem da medição de nível por raios gamas? 21 Medição de Nível SENAL-CETEL 33 - No que consiste a medição de nível por raios gamas? 34 - Na medição de nível capacitivo, o que forma o capacitor? 35 - Normalmente como é o elemento sensor da medição de nível capacitiva? 36 - Na medição de nível capacitivo, quando os líquidos forem condutores o que devemos fazer? 37 - Defina o que são medidores descontínuos de nível. 38 - Quais são os dispositivos utilizados na medição de nível de sólidos? 22 Medição de Nível SENAL-CETEL 11 BIBLIOGRAFIA [1] Comprehensive Product Catalog, Rosemount Measurement, Janeiro de 1997, USA. [2] Kempenich, Geraldo, Curso de Instrumentação para Engenheiros e Técnicos, 1,2" e 3º partes, São Paulo: Siemens S.A, 1975. [3] Smar, Catálogo LD 301, Sertãozinho - SP, 1997. [4] ISSO/IEC GUIA 25, INMETRO, Ri de Janeiro, 1998. [5] Website da Druck Measurements em www. druck. com [6] Website da McDaniels Controls em www.mcdanielscontrols.com [7] Website do Measurement Group em http://www. measurementgroup. com/ [8] Website em www.davidson. com.au [9] Website em www.armaturenbau.com [10] Website da SMAR em www. smar.com [11] Website da Rosemount INC. em www.rosemount.com 23
esta matéria me deixa louca
aprendendo instrumentação sempre!!!
ADORO INSTRUMENTAÇÃO, MUITO LEGAL!
Esta é apenas uma pré-visualização
3 mostrados em 23 páginas