Medição de Nível - UTFPR
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Medição de Nível
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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
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RÉGUA OU GABARITORégua graduada introduzida dentro do reservatório a ser medido. Nível pela leitura direta do comprimento molhado na régua pelo líquido.
Ex: Óleo automotivo.
MEDIÇÃO DIRETA
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VISORES DE NÍVEL DE VIDROPrincípio dos vasos comunicantes.Nível é observado por um visor de vidro especialPode haver uma escala graduada acompanhando o visor.
MEDIÇÃO DIRETA
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VISORES DE NÍVELOutro 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
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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
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VISORES DE NÍVEL COM PALHETAS METÁLICAS MEDIÇÃO DIRETA
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MEDIÇÃO DIRETABÓIA 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 FLUTUADORMEDIÇÃO DIRETA
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BÓIA OU FLUTUADORMEDIÇÃO DIRETA
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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
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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 tanqueUma coluna líquida se formará dentro da tomada de impulso e o
transmissor indicará um nível superior ao real.
MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICAMEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICAMEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICAMEDIÇÃO INDIRETA
SUPRESSÃO DE ZERO
SUPRESSÃO DE ZERO
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Exemplo: Cálculo de pressão para este tipo de montagem.
• Quando o nível estiverem 0%:
P0% = h . dP0% = 1000 . 1,2P0% = 1200 mmH2O
• Quando o nível estiver em 100%:
P100% = h . dP100% = (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
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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 HIDROSTÁTICAMEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR PRESSÃO HIDROSTÁTICAMEDIÇÃO INDIRETA
ELEVAÇÃO DE ZERO
ELEVAÇÃO DE ZERO
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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 HIDROSTÁTICAMEDIÇÃO INDIRETA
C1
CA1
Slide 22
C1 -10000 a 100009 psiCarlos Eduardo Ferrante do Amaral, 9/15/2011
CA1 -10000 a 100009 psiCarlos Amaral, 9/30/2011
Medição de Nível
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MEDIÇÃO COM BORBULHADORUm tubo é inserido no líquido em um vaso.Para que o ar consiga escapar pela extremidade inferior do tubo seránecessário uma pressão de ar igual ou maior à coluna líquida existente no vaso.
MEDIÇÃO COM BORBULHADORMEDIÇÃO INDIRETA
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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 BORBULHADORMEDIÇÃO INDIRETA
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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 BORBULHADORMEDIÇÃO INDIRETA
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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 EMPUXOMEDIÇÃO INDIRETA
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E = Vd . e Pa = W – E
Onde:E= empuxoV= volume deslocado= densidade ou peso específico
do líquido
Pap= Peso aparenteW= Peso real do flutuadorE= força de empuxo
MEDIÇÃO POR EMPUXOMEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR EMPUXOMEDIÇÃO POR EMPUXOMEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR EMPUXOMEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR EMPUXOMEDIÇÃO INDIRETA
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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 + E2onde: E1 = V1 . 1 e E2 = V2 . 2Assim para diferentes valores de altura de interface, teremos diferentes variações de empuxo.
MEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO POR EMPUXO
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MEDIÇÃO POR EMPUXOMEDIÇÃO 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 GAMAMEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO INDIRETA
(chumbo)
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• Fonte de emissão de raios gamas montado perpendicularmente atubulação 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 GAMAMEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR RAIOS GAMAMEDIÇÃO INDIRETA
Utilizado para a medição de densidade nas indústrias de mineração
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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 CAPACITÂNCIAMEDIÇÃO INDIRETA
MEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIAMEDIÇÃO INDIRETA
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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 CAPACITÂNCIAMEDIÇÃO INDIRETA
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Problemas: Incrustações no tuboMEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIA
MEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIAMEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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MEDIÇÃO POR CAPACITÂNCIA + RADIAÇÃOMEDIÇÃO INDIRETA
http://www.youtube.com/watch?v=TRrhouofKFU
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MEDIÇÃO POR ULTRASSOMMEDIÇÃO 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.
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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 ULTRASSOMMEDIÇÃO INDIRETA
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Problemas: Variação com temperatura e espuma.MEDIÇÃO POR ULTRASSOM
MEDIÇÃO INDIRETAMEDIÇÃO 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 RADARMEDIÇÃO INDIRETA
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O sinal é gerado por um sistema chamado FMCW (Frequency ModulatedContinuous 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 RADARMEDIÇÃO INDIRETA
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FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave).
MEDIÇÃO POR RADARMEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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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 dasuperfície e espuma no líquido (melhor que laser e ultra-som).
MEDIÇÃO POR RADARMEDIÇÃO 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 RADARMEDIÇÃO INDIRETA
Medição de Nível
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Influência do vapor no radarPode 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 o programa 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 RADARMEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR RADARMEDIÇÃO INDIRETA
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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
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Opções de cabo ou haste rígidas, comprimentos, materiais e conexões de processo
MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)MEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)MEDIÇÃO INDIRETA
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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
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MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)MEDIÇÃO INDIRETA
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MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)MEDIÇÃO INDIRETA
MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)MEDIÇÃO INDIRETA
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RD400 - SMAR - Transmissor de Nível por Onda GuiadaVídeo: http://www.smar.com/brasil2/products/rd400.asp
MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)MEDIÇÃO INDIRETA
MEDIÇÃO POR RADAR (ONDA GUIADA)MEDIÇÃO INDIRETA
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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 ELETRODOSMEDIÇÃO DESCONTÍNEA
POR ELETRODOSMEDIÇÃO DESCONTÍNUA
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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 BÓIASMEDIÇÃO DESCONTÍNUA
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POR BÓIASMEDIÇÃO DESCONTÍNUA
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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 CAPACITÂNCIAMEDIÇÃO DESCONTÍNEA
POR CAPACITÂNCIAMEDIÇÃO DESCONTÍNUA
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POR CAPACITÂNCIAMEDIÇÃO DESCONTÍNUA
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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 DIAPASÃOMEDIÇÃO DESCONTÍNEA
TIPO DIAPASÃOMEDIÇÃO DESCONTÍNUA
TIPO DIAPASÃO
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MEDIÇÃO DESCONTÍNUATIPO 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
Medição de Nível
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CÉLULA DE CARGAA célula de carga é um sensor piezoresistivo, também
conhecido como strain gauge.
R = L . S
MEDIÇÃO DE SÓLIDOS
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CÉLULA DE CARGAPara 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 SÓLIDOSCÉLULA DE CARGA
MEDIÇÃO DE SÓLIDOSCÉLULA DE CARGA
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MEDIÇÃO DE SÓLIDOSCÉLULA DE CARGA
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Medidor de Distância a Laser
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Medidor de Distância a LaserTechniques for Distance Measurements
Time-of-flight measurements (or pulse measurements) are based on measuring the time of flight of a laser pulse from themeasurement device to some target and back again. Suchmethods are typically used for large distances.
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Medidor de Distância a LaserNeutrinos 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.
Medição de Nível
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Medidor de Distância a LaserA 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
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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 justfor 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-modulatedlaser 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 ofthe sent-out and received beam.
Medidor de Distância a Laser