Medição de nível por métodos indiretos

Na medição indireta o nível é medido em função de grandezas físicas relacionadas ao nível: pressão, empuxo, radiação, tempo de propagação, propriedades elétricas etc.

 

Medidor de nível do tipo deslocador

O princípio de funcionamento deste medidor se baseia na lei enunciada por Arquimedes, que diz: "todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de uma força vertical dirigida de baixo para cima igual ao peso do fluido deslocado" (BALBINOT; BRUSAMARELLO, 2011, p. 274). A essa força vertical exercida pelo fluido no corpo nele submerso dá-se o nome de empuxo. Ela será maior quanto maior for a densidade do líquido.

Esse medidor de nível é equipado com um dispositivo, o deslocador, que utiliza o princípio de Arquimedes. Normalmente, deslocador utilizado como sensor de transmissores de nível tem a forma de um cilindro oco (Figura 10), que pode ser fabricado de diversos materiais. Quando necessário, são depositados contrapesos no interior do cilindro para ajustar o peso do deslocador.

Esse cilindro oco é colocado no interior do recipiente onde contém o líquido que se deseja mensurar o nível. Quando submergido no líquido, esse cilindro sofre a ação da força empuxo dando a impressão de que ele está mais leve, ou seja, a impressão de que "perdeu" peso, sendo esse peso "perdido" proporcional ao nível de líquido. Em outras palavras, o nível é diretamente proporcional à força vertical resultante da diferença entre o peso do cilindro e a força empuxo ao qual ele está submetido. Assim, à medida em que o nível aumenta, a força empuxo também aumenta, aumentando a força resultante.

A força de empuxo F_E é definida como:

$$ F_E = V_{submerso} \times ρ_{líquido} \times g + (V_{Total} - V_{submerso}) \times ρ_{ar} \times g $$

Onde:

$V_{submerso}$ é o volume do corpo mergulhado no líquido de massa específica $ρ_{líquido}$;

$g$ é a aceleração da gravidade;

$V_{Total}$ o volume do corpo;

$ρ_{ar}$ é a massa específica do ar (nesta variável, em vez do ar poderia ser qualquer outro fluido).

No medidor tipo deslocador o corpo flutuante é ligado mecanicamente a uma espécie de dinamômetro, cuja medida indica de maneira indireta o valor do nível. O valor indicado pelo dinamômetro é o que chamamos de peso aparente, que é a diferença entre o peso do corpo fora do fluido – isto é, o peso real – e a força empuxo.