Sensores de N

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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 U
• Níveis de borbulhador
• Níveis de diafragma
• Células de pressão diferencial(DPC)
• Impulsão
• Níveis de deslocador
• Elétricos
• Níveis 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 Volume Dá-se preferência às
medidas diretas. Conhecendo-se a área da base do
reservatório, tem-se V S . H onde V
volume do líquido h altura do líquido S
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

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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
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.
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Tipos (Características, Utilização e Aspectos
físicos)
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
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Tipos (Características, Utilização e Aspectos
físicos)

• Bóia Pêra
• Representam 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
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Tipos (Características, Utilização e Aspectos
físicos)

• 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 ()

• 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.

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Tipos (Características, Utilização e Aspectos
físicos)
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 lt 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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Tipos (Características, Utilização e Aspectos
físicos)
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

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Tipos (Características, Utilização e Aspectos
físicos)
São instrumentos ideais para tanques externos
ou internos onde é necessário uma solução
econômica e a visualização do nível a grandes
distâncias.

• Régua externa
• Trata-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

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Tipos (Características, Utilização e Aspectos
físicos)

• 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

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.
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Tipos (Características, Utilização e Aspectos
físicos)

• 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
• Versões para áreas classificadas

Estas chaves de nível são ideais para silos que
armazenam diferentes materiais. Além disso
permitem ajustar a sensibilidade para melhor
performance.
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Tipos (Características, Utilização e Aspectos
físicos)

• 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

• 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.

Disponíveis em modelos para condições críticas
de temperatura e pressão ou aplicações pesadas
como minérios, brita, entre outros.
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Tipos (Características, Utilização e Aspectos
físicos)

• Vibratório
• Desenvolvidos 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

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.
25
Exemplo de Aplicações

• Indústria Alimentícia
• Indústria Automobilística
• Esteiras
• Fabricantes de Máquinas e Ferramentas
• Postos de Combustíveis

26
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.

27
Exemplo de Aplicações
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

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

28
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.

29
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.
• Funcionamento
• O 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.