Sensores de Nível e Capacidade

Sensores de Nível e Capacidade

Helder Anibal Hermini

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Tópicos Abordados Conceitos Introdução Características Tipos de Medição de Nível Vantagens Desvantagens Dados Técnicos Aplicações Funcionamento

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Introdução

Basicamente qualquer tipo de automação, indiferente do ramo de atividade, pode realizar:

Detecção Transferência Avaliação de sinais.

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Introdução

A medição do nível é bastante importante para a maioria dos processos industriais, nomeadamente para processos relacionados com:

A proteção ambiental Com a segurança de uma fábrica Com a qualidade dos produtos, etc.

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Introdução Os dispositivos de medida

de nível medem :

A posição da superfície do líquido sobre um ponto de referência

A altura hidrostática criada pelo líquido cuja superfície se deseja conhecer.

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Introdução A medição de nível, embora tenha conceituação

simples, requer por vezes artifícios e técnicas apuradas.

O nível é uma variável importante na indústria não somente para a operação do próprio processo, mas também para fins de cálculo de custo e de inventário.

Os sistemas de medição de nível variam em complexidade desde simples visores para leituras locais até indicação remota, registro ou controle automático.

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Introdução

Na indústria se requer medições tanto de nível de líquidos como de sólidos.

Para facilitar a compreensão costuma-se definir nível, como sendo a altura do conteúdo de um reservatório, que poderá ser um líquido ou um sólido.

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Tipos de Medição de Nível•Medição Direta

É a medição que se faz tendo como referência a posição do plano superior da substância medida.

•Medição Indireta

É o tipo de medição que se faz para determinar o nível em função de uma segunda variável.

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Tipos de Medição de Nível

Medição direta:

• Indicador do tipo gancho

• Visor de vidro• Níveis de flutuador

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Tipos de Medição de Nível

Medição Indireta:• Pressão

Manômetros de tubo em UNíveis de borbulhadorNíveis de diafragmaCélulas de pressão diferencial(DPC)

• ImpulsãoNíveis de deslocador

• ElétricosNíveis capacitivos Detector de nível condutivo Níveis radioativos Níveis ultrasonicos Detector de nível de lâminas vibrantes

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Vantagens e Desvantagens dos dois métodos

A - Determinação do Nível

A preferência será dada às medições diretas, pois o peso específico do líquido a medir varia com o tempo. Nos demais casos usa-se o outro método, de acordo com a medição a efetuar.

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Vantagens e Desvantagens dos dois métodos

B - Determinação do VolumeDá-se preferência às medidas diretas.

Conhecendo-se a área da base do reservatório, tem-se:

V = S . Honde:

V = volume do líquidoh = altura do líquidoS = área da base do reservatório

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Tipos de Medidores Nível a serem apresentados

Bóia Magnética Bóia Lateral Bóia Pêra Condutivo Hidrostático Ultra-Sônico Régua-Externa Yo-Yo Pá-Rotativa Capacitivo Vibratório

SERÁ ABORDADO:

•Características•Vantagens •Dados Técnicos•Aplicações

SERÁ ABORDADO:

•Características•Vantagens •Dados Técnicos•Aplicações

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Apresentando fácil instalação, operação e calibração, não são afetados pela presença de espuma, gases/vapores, mistura de líquidos no processo ou variações de determinadas características do fluido como viscosidade, constante dielétrica ou condutividade.

instrumento ideal quando se deseja uma solução de eficiência comprovada e baixo custo.

Tipos (Características, Utilização e Aspectos físicos)

Bóia Magnética

Instrumentos para medição e controle/detecção de nível de líquido em tanques ou reservatórios contendo materiais como:

- água, - produtos químicos- alimentícios- combustíveis- inflamáveis- outros.

DADOS TÉCNICOS-Comprimento da haste : até 3 m-Saída : Contato SPDT (chave) / 4-20 a dois fios (transmissor)-Materiais em contato com o processo : AISI 304, 316 ou PP-Temperatura : até 100 ºC (AISI) / 60 ºC (PP)-Pressão : até 10 kgf/cm2 (AISI) / 3 kgf/cm2 (PP)-Densidade : de 0,75 a 1,5 kg/dm3-Versões para áreas classificadas

DADOS TÉCNICOS-Comprimento da haste : até 3 m-Saída : Contato SPDT (chave) / 4-20 a dois fios (transmissor)-Materiais em contato com o processo : AISI 304, 316 ou PP-Temperatura : até 100 ºC (AISI) / 60 ºC (PP)-Pressão : até 10 kgf/cm2 (AISI) / 3 kgf/cm2 (PP)-Densidade : de 0,75 a 1,5 kg/dm3-Versões para áreas classificadas

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Podem ser utilizados com diversos materiais como:

- Água, - Produtos químicos,- Combustíveis,- Alimentícios, - Inflamáveis, - Outros.


Bóia Lateral São instrumentos utilizados no

controle e detecção de nível de líquidos em tanques ou reservatórios que requerem posição de montagem lateral, seja por:

- falta de espaço - devido ao tanque ser muito alto.

Apresentam fácil instalação, não necessitando de alimentação elétrica. Dispondo de várias opções de conexões ao processo, versões para áreas classificadas, e utilizáveis em uma ampla faixa de temperatura/pressão, estes instrumentos são soluções de grande versatilidade e confiabilidade.

DADOS TÉCNICOS-Diferencial : fixo ou ajustável-Saída : contato SPDT-Materiais em contato com o processo : Aço Inox-Temperatura : -20 a 250 ºC-Pressão : até 25 kgf/cm2

-Densidade : mín. 0,7 kg/dm3

-Versões para áreas classificadas

DADOS TÉCNICOS-Diferencial : fixo ou ajustável-Saída : contato SPDT-Materiais em contato com o processo : Aço Inox-Temperatura : -20 a 250 ºC-Pressão : até 25 kgf/cm2

-Densidade : mín. 0,7 kg/dm3


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Bóia PêraRepresentam os mais simples

instrumentos para o controle e detecção de nível de líquidos.

Aliam baixo custo e grande facilidade de instalação.

Seu microcontato não utiliza mercúrio e o diferencial pode ser ajustado através de um pequeno contrapeso.

Entre as aplicações típicas encontram-se:

-tanques e fossas de efluentes-dejetos industriais ou água, -controle de bombas, -locais de difícil acesso à montagem de outros tipos de sensores de nível- etc.

DADOS TÉCNICOS-Saída : microcontato -NA/NF-Invólucro : PP-Cabo : PVC-Comprimento do cabo : 5 ou 10 m-Temperatura: até 60 ºC-Pressão : até 5 kgf/cm2

DADOS TÉCNICOS-Saída : microcontato -NA/NF-Invólucro : PP-Cabo : PVC-Comprimento do cabo : 5 ou 10 m-Temperatura: até 60 ºC-Pressão : até 5 kgf/cm2

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Aplicações das chaves condutivas

Alarme de nível alto/intermediário/baixo em tanques ou poços artesianos,

controle de dispositivos como bombas/válvulas

controle de nível em caldeiras ou vasos de pressão são aplicações típicas.


Condutivo

Desenvolvidos para aplicações que envolvem o controle/detecção de nível de líquidos condutivos em:

- tanques, - reservatórios, - poços profundos - ou locais remotos (via LP),

São de fácil instalação, não apresentam partes móveis e portanto, praticamente não necessitam de manutenção constante.

Disponíveis em duas versões: - haste rígida - e flexível.

DADOS TÉCNICOS-Montagem : compacta ou remota-Modo de operação : independente ou diferencial-Pontos de controle : até 6 ptos. (remota) / até 2 ptos. (compacta)-Modelos de haste : rígida ou flexível-Saída : relê SPDT-Temperatura : -20 a 150 ºC (*)-Pressão : até 10 kgf/cm2 (*)

DADOS TÉCNICOS-Montagem : compacta ou remota-Modo de operação : independente ou diferencial-Pontos de controle : até 6 ptos. (remota) / até 2 ptos. (compacta)-Modelos de haste : rígida ou flexível-Saída : relê SPDT-Temperatura : -20 a 150 ºC (*)-Pressão : até 10 kgf/cm2 (*)

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Entre as aplicações típicas encontram-se :

- Medição de nível de tanques contendo água, - Líquidos viscosos, - Produtos químicos, - Alimentícios,

-Em poços profundos ou locais de difícil acesso e instalação.


Hidrostático Utilizados em aplicações onde é necessário monitorar o nível

de líquido continuamente:- tanques, - reservatórios - ou poços artesianos.

Não possuem partes móveis e não são afetados por turbulência, espuma, gases/vapores ou por variações de determinadas características do fluido como constante dielétrica ou condutividade.

Disponíveis em dois modelos : - pendular - e lateral.

DADOS TÉCNICOS-Faixa de operação : até 200 mca-Precisão : < 0,5%-Saída : 4-20 mA a dois fios-Alimentação : 24 VCC-Material : Aço Inox (*)-Temperatura : até 60 ºC (pendular) / até 100 ºC (lateral)-A versão lateral apresenta haste em aço inox e diafragma cerâmico.

DADOS TÉCNICOS-Faixa de operação : até 200 mca-Precisão : < 0,5%-Saída : 4-20 mA a dois fios-Alimentação : 24 VCC-Material : Aço Inox (*)-Temperatura : até 60 ºC (pendular) / até 100 ºC (lateral)-A versão lateral apresenta haste em aço inox e diafragma cerâmico.

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Versões : compacta e remota.

Os medidores ultra-sônicos podem ser utilizados nos mais variados materiais como:

- água, - efluentes, - líquidos inflamáveis ou corrosivos

e sólidos como :- granulados, - pós (cal, cimento,

farinha), - chips de plástico, - cavaco de madeira,


Ultra-sônico Utilizados na medição e controle de nível de

materiais líquidos ou sólidos, apresentam excelentes precisão e performance, além de não existir contato físico entre o sensor e o meio medido.

Possibilita o monitoramento de até 8 silos/tanques iguais simultaneamente utilizando 1 controlador e 8 sensores.

O excelente ângulo de incidência permite seu uso em aplicações críticas como silos/tanques de pequeno diâmetro ou com presença de gases/vapores ou pó.

DADOS TÉCNICOS-Faixa de medição : até 25 m (líquidos) / até 70 m (sólidos)- Ângulo de incidência : 5 ou 6º (*)- Material do transdutor : PP, PVDF, AISI, PTFE (líquidos) / AISI (sólidos)- Saída (versão compacta) : 4-20 mA ajustável- Saídas (versão remota) : 4-20 mA ajustável , relês ou RS232 ou 485 (opc.)- Precisão : 0.25% do fundo de escala- Temperatura : até 90 ºC (*)- Versões para áreas classificadas

DADOS TÉCNICOS-Faixa de medição : até 25 m (líquidos) / até 70 m (sólidos)- Ângulo de incidência : 5 ou 6º (*)- Material do transdutor : PP, PVDF, AISI, PTFE (líquidos) / AISI (sólidos)- Saída (versão compacta) : 4-20 mA ajustável- Saídas (versão remota) : 4-20 mA ajustável , relês ou RS232 ou 485 (opc.)- Precisão : 0.25% do fundo de escala- Temperatura : até 90 ºC (*)- Versões para áreas classificadas

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São instrumentos ideais para tanques externos ou internos onde é necessário uma solução econômica e a visualização do nível a grandes distâncias.


Régua externaTrata-se de um indicador de nível mecânico de baixo custo e simplicidade de operação,

Projetado para trabalhar com produtos líquidos.

Não necessita de alimentação elétrica e proporciona fácil visualização do nível ou volume do material no interior do tanque através de uma escala graduada (instalada externamente) que é percorrida por um indicador à medida que ocorre variação do líquido.

DADOS TÉCNICOS-Material da bóia : AISI ou PP-Temperatura : até 80 ºC- Pressão : até 2 mca- Opcionais : conjunto para fluidos voláteis (selo líquido) e alarmes de nível alto/baixo

DADOS TÉCNICOS-Material da bóia : AISI ou PP-Temperatura : até 80 ºC- Pressão : até 2 mca- Opcionais : conjunto para fluidos voláteis (selo líquido) e alarmes de nível alto/baixo

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Além disso, podem ser utilizados para a medição de sólidos em líquidos.

São indicados onde a presença de gases, vapores, poeira ou espuma é crítica, em silos/tanques de alturas elevadas ou ainda em locais onde os medidores ultra-sônicos não possam ser aplicados.


Yo-Yo

São sistemas eletromecânicos robustos para a medição de nível em:

- silos, - tanques - ou reservatórios

Contendo materiais como : - grãos, - areia, - pós em geral, - plásticos, - minérios,- óleos, - produtos químicos, - entre outros.

DADOS TÉCNICOS- Faixa de medição : até 45 m- Saída : 4-20 mA ou pulsos- Temperatura : até 149 ºC- Material dos pesos : alumínio ou aço inox (revestimento de PTFE opc.)- Versões para áreas classificadas

DADOS TÉCNICOS- Faixa de medição : até 45 m- Saída : 4-20 mA ou pulsos- Temperatura : até 149 ºC- Material dos pesos : alumínio ou aço inox (revestimento de PTFE opc.)- Versões para áreas classificadas

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Estas chaves de nível são ideais para silos que armazenam diferentes materiais. Além disso permitem ajustar a sensibilidade para melhor performance.


Pá Rotativa São instrumentos eletromecânicos robustos:

- de baixo custo, - de rápida e fácil instalação - foram projetados para o controle de nível em silos contendo materiais como :

- granulados, - pós em geral(cimento, cal, farinha, etc.), - minérios, - areia, - cavaco de madeira,- entre outros.

DADOS TÉCNICOS

-Materiais em contato com o processo : AISI 304-Saída : relê SPDT ou DPDT-Sensibilidade : ajustável-Temperatura : até 398 ºC-Pressão : até 2 kgf/cm2-Densidade : mín. 0,02 kg/dm3


DADOS TÉCNICOS

-Materiais em contato com o processo : AISI 304-Saída : relê SPDT ou DPDT-Sensibilidade : ajustável-Temperatura : até 398 ºC-Pressão : até 2 kgf/cm2-Densidade : mín. 0,02 kg/dm3


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Disponíveis em modelos para condições críticas de temperatura e pressão ou aplicações pesadas como minérios, brita, entre outros.

Tipos (Características, Utilização e Aspectos físicos) Capacitivo

Desenvolvidos para a medição e controle/detecção de nível, Não apresentam partes móveis e devido ao seu princípio de operação (RHF/capacitância), são extremamente versáteis, podendo ser utilizados com os mais variados produtos :

- líquidos condutivos ou não,- viscosos, - agressivos, - materiais granulados, - pós, - polpas, - entre outros.

DADOS TÉCNICOS

Chave de Nível - Capacitivo: -Modelos de haste : rígida ou flexível-Material da haste : AISI 304-Saída : relê SPDT-Temperatura : -20 a 150 ºC-Pressão : até 10 kgf/cm2-Versões especiais para até 538 ºC, 280 kgf/cm2 e controle de até 4 ptos.-Versões para áreas classificadas

-Transmissor de nível: - Modelos de haste : rígida ou flexível- Material da haste : AISI 304 (revestimento opc. de PP, PTFE)- Saída : 4-20 mA- Temperatura : -20 a 150 ºC- Pressão : até 10 kgf/cm2- Versões especiais para até 538 ºC, 280 kgf/cm2- Versões para áreas classificadas

DADOS TÉCNICOS

Chave de Nível - Capacitivo: -Modelos de haste : rígida ou flexível-Material da haste : AISI 304-Saída : relê SPDT-Temperatura : -20 a 150 ºC-Pressão : até 10 kgf/cm2-Versões especiais para até 538 ºC, 280 kgf/cm2 e controle de até 4 ptos.-Versões para áreas classificadas

-Transmissor de nível: - Modelos de haste : rígida ou flexível- Material da haste : AISI 304 (revestimento opc. de PP, PTFE)- Saída : 4-20 mA- Temperatura : -20 a 150 ºC- Pressão : até 10 kgf/cm2- Versões especiais para até 538 ºC, 280 kgf/cm2- Versões para áreas classificadas

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Versões : haste e diapasão.

Entre as aplicações típicas da versão haste encontram-se o controle de nível alto/baixo de materiais como grãos, ração, pós (cimento, farinha, cal, etc.), areia, brita, etc.

A versão diapasão pode ser em materiais sólidos de baixa densidade como chips de plástico ou isopor, granulados e em produtos líquidos como água, químicos, alimentícios, entre outros.


VibratórioDesenvolvidos para o controle/detecção de nível de materiais sólidos ou líquidos em tanques/silos,

Podem ser instalados tanto no topo como na lateral.

Apresentam as seguintes vantagens :- não possuem partes móveis,- robustez, - facilidade de instalação e calibração, - praticamente não dependerem das condições do material como:- constante dielétrica, - umidade, - etc.

DADOS TÉCNICOS-Modelos : haste ou diapasão-Produtos : sólidos (haste e diapasão) / líquidos (diapasão)-Materiais em contato com o processo : AISI 316-Saída : relê SPDT ou coletor aberto (somente diapasão)-Temperatura : -40 a 160 ºC-Pressão : até 25 bar-Versões para áreas classificadas

DADOS TÉCNICOS-Modelos : haste ou diapasão-Produtos : sólidos (haste e diapasão) / líquidos (diapasão)-Materiais em contato com o processo : AISI 316-Saída : relê SPDT ou coletor aberto (somente diapasão)-Temperatura : -40 a 160 ºC-Pressão : até 25 bar-Versões para áreas classificadas

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Exemplo de Aplicações Indústria Alimentícia Indústria Automobilística Esteiras Fabricantes de Máquinas e

Ferramentas Postos de Combustíveis

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Exemplo de Aplicações indústria alimentícia

Os sensores nesse segmento industrial podem estar instalados em ambientes muito agressivos, por isso as características dos sensores para essa área devem ser muito resistentes.

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Exemplo de Aplicações

Sensores de proximidade capacitivo e detecção de nível para monitoramento de nível

Monitores eletrônicos de fluxo monitoram fluxos de meios (líquidos, pastosos, gasosos) e protegem bombas contra vazão. A função do controlador deve garantir um set-up rápido e permitir o "preset". As informações do processo em andamento são mostradas num display por um LED em bar graph. Os monitores de fluxo podem ser facilmente adaptados ao processo por um tipo de conexão muito flexível. Os monitores podem ser usados em ranges de temperatura de -25 °C +120 °C

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Exemplo de Aplicações indústria automobilística

Os sensores nesse segmento industrial podem estar instalados em ambientes muito agressivos, por isso as características dos sensores para essa área devem ser muito resistentes.

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Exemplo de Aplicações esteiras

Esteiras existem em quase todas as áreas industriais. Não importa se sua área trabalha com pallets, caixas, peças, granulados, pedras ou tubulações para cada área o sensor mais adequado.

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Sensor de Nível para líquidos

Detecta o nível de líquidos em reservatórios.

Funciona através do movimento do flutuador que gera um sinal magnético. Este sinal é transmitido a um sensor magnético. O sinal de saída é um contato N.A. ou N.F., dependendo da posição em que for instalado, que pode acionar um contador auxiliar, um relé ou um CLP.

Sensor de Nível para líquidosLA16M-40 •Construído em POM •Baixo Custo •Compacto •Funcionamento NA/NF

Aplicações Reservatórios de Água •Produtos Químicos •Tanques de Lubrificantes •Ligação Automática de Bombas •Destiladores

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Monitoramento de nível de fluídos

O sensor LK de nível é um sensor que detecta níveis de fluídos, tem dois set e reset points ajustáveis que servem, por exemplo, para avisar a tempo se o fluxo do meio está abaixo do mínimo necessário. Um LK substitui até 4 switches binários, reduzindo fiação, material e custos de montagem.

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Funcionamento

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Funcionamento

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Relé de Nível Aplicação

O relé de nível limite BS 40 detecta os níveis pelo sistemacondutivo. É usado para sinalização e controle de nível.Uma saída a relé com um contato reversor isento depotencial, permite o controle de alarmes de mínimo ou máximo e comando.Exemplos típicos de aplicação: proteção contra funciona-mento a seco em bombas submersíveis (poços artesianos),caixas d'água, caldeiras ou qualquer solução aquosaque seja condutora.

FuncionamentoO relé BS 40 tem saída de 24 V, corrente alternada,que retorna novamente ao relé através da sonda.O emprego de corrente alternada impede a formação decorrosão nas sondas, assim como a decomposição eletro-lítica do produto. No relé, existe um botão que permiteajustar a sensibilidade de comutação. Quando o líquido atingea sonda de nível máximo o relé opera, desoperando após olíquido descobrir a sonda de nível mínimo.

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