Medidor de nível do tipo deslocador

A força peso é função da massa m que, por sua vez, depende do volume (comprimento x área de seção) do corpo e da sua massa específica, podendo ser calculada pela equação abaixo:

$$ F_p = m \times g $$

Assim, facilmente podemos encontrar a força resultante através da equação:

$$ F_R = F_P - F_E $$

Esse medidor funciona transformando a força de empuxo no deslocador em um movimento de torção em um braço, que pode estar acoplado a um indicador local ou então a um imã. Quando o nível medido se altera, se o braço está conectado ao indicador local – um ponteiro, por exemplo – este se deslocará sobre uma escala específica, indicando o valor do nível (Figura 11 (a)). No entanto, no caso em que o braço está acoplado a um imã (Figura 11 (b)), o movimento de rotação desse braço faz o imã se deslocar alterando o campo magnético, que é sentido por um sensor magnético de efeito Hall. O sensor, portanto, converte essa variação do campo magnético em um sinal analógico proporcional ao nível de líquido. Esse sinal pode ser enviado a uma estação de controle, onde será monitorado ou servir como parâmetro para controle de alguma variável.

a)	b)

Figura 11 – Medidor de nível tipo deslocador com (a) indicação local e (b) acoplamento magnético.
Fonte: (a) <http://instrupedia.blogspot.com.br/2012/03/buoyancy-indirect-level-measurement.html>;
(b) <http://www.directindustry.com/industrial-manufacturer/displacer-level-transmitter-84415.html>. Acesso em: 26 mar. 2013.

 

Medidor de nível por pressão diferencial

Outro tipo de medição de nível indireta pode ser realizada através da leitura da pressão diferencial. No caso vamos relembrar como calcular a pressão em um ponto qualquer de uma coluna líquida. A pressão é dada pela seguinte equação:

$$ P = ρ \times g \times h $$

onde $P$ é a pressão;

$ρ$ a massa específica do líquido;

$g$ a aceleração da gravidade e

$h$ a altura da coluna de líquido.

Para se ter uma leitura mais precisa do nível, um transmissor de pressão pode ser instalado na parte inferior ou na lateral do reservatório que contém o líquido, conforme visto na Figura 12. Esse transmissor de pressão pode ser configurado para informar ao operador ou enviar para uma central de controle o valor já convertido em nível.

No caso da Figura 12, considerou-se um tanque aberto. Diante desse cenário, o transmissor de pressão será instalado de forma que um dos pontos de tomada de pressão seja o próprio ambiente (pressão atmosférica), também conhecido como ponto de baixa pressão (localizado acima da coluna de líquido). Esse ponto será ligado à câmara de baixa pressão do transmissor. O outro ponto, conhecido como ponto de alta, está localizado na base do reservatório, que sofre a pressão exercida pela coluna de líquido. Esse outro ponto é, então, conectado à câmara de alta pressão do transmissor.

No entanto, quando o tanque é fechado ou pressurizado, a pressão no seu interior é diferente da pressão atmosférica. Desta forma, se faz necessária a utilização da pressão interior do sistema, na ausência da coluna líquida, para realizar a medição de nível por pressão diferencial corretamente.

Neste tipo de medição uma tubulação conecta a parte de cima do tanque (baixa pressão), de onde se mede apenas a pressão exercida sobre a superfície do líquido, à câmara de baixa pressão do transmissor. Uma outra tubulação conecta a parte de baixo do tanque (alta pressão), cuja pressão é a soma da pressão exercida sobre o líquido mais a pressão exercida pela coluna de líquido, à câmara de alta pressão do transmissor. A Figura 13 mostra como é feita uma tomada de pressão diferencial.

Como pode ser visto nas Figura 12 e 13, as fórmulas para medir a pressão diferencial e por conseqüência o nível, não se alteram. Apenas a tomada de pressão de baixa se altera quando o tanque é fechado ou aberto.