Os indicadores de nível mecânico são classificados como
Vidro medidor
Tipo flutuante
Tipo de deslocador
Tipo de diafragma
Indicadores de nível de pressão diferencial
Vidro medidor
Um vidro medidor ou visor é um dispositivo simples usado para determinar o nível do líquido fixando um tubo de vidro transparente paralelo ao recipiente do líquido.
O tubo de vidro deve ter um furo pequeno e uma parede grossa para poder suportar a pressão. Para protegê-lo ainda mais, ele precisa ser envolto em um tubo de metal com uma fenda. As válvulas são colocadas em locais apropriados para a conveniência de substituir o vidro quebrado do medidor sem interromper o processo. Geralmente, os óculos de medição não são usados para alturas de nível superiores a 90 cm ou 3 pés. Dois ou mais vidros de medição são necessários para serem fixados em alturas diferentes para tanques mais altos. Geralmente, os tubos de vidro são selecionados de modo que possam suportar uma pressão de vapor de 150kg/cm2, a 250 graus, ou pressão de água de 450kg/cm2.
Medidor de nível-de vidro bicolor
Geralmente, esses-medidores de nível de vidro bicolor são instalados em caldeiras. Este medidor de nível de vidro bi-colorido mostra a cor vermelha para vapor e verde para água. Isto é obtido explorando um princípio óptico do índice de refração. O IR é diferente para cores diferentes quando passam por meios como vidro, água e vapor. O corpo do medidor é um trapézio com vidros traseiros fixados nas faces não{6}}paralelas. Uma lâmpada LED bi-colorida ou uma lâmpada dicróica padrão com filtros vermelhos e verdes fixados em lados opostos de um trapézio. Esta iluminação especial transmite uma luz oblíqua através dos vidros traseiros do medidor de nível para alcançar o meio interno. Quando o medidor contém vapor, os raios verdes são desviados e evitados de emergirem ao lado do observador. Então a luz vermelha desviada pelo vapor se move através do orifício interno chegando ao observador. Os raios vermelhos são desviados e perdidos no interior quando o caminho do raio contém água, de modo que o raio verde atinge o vidro frontal do medidor de nível.
Tipo flutuante
Um flutuador é uma substância quando mergulhada em um líquido e quando flutua na superfície do líquido experimenta mais flutuabilidade do que seu peso real.
De acordo com o princípio, o volume do flutuador que desloca o líquido deve ser maior que o peso do flutuador.
Flutuadores padrão
Os flutuadores padrão são esféricos ou cilíndricos. O diâmetro do flutuador deve ser maior para líquidos-de baixa densidade e vice-versa. O diâmetro do flutuador esférico varia entre 75 mm e 175 mm. Os flutuadores podem ser montados-na parte superior ou lateral-. O movimento do flutuador pode ser rastreado eletro{9}}mecanicamente fixando-se um potenciômetro ou LVDT nele. O flutuador acoplado magneticamente também indica o nível do líquido.
Vantagens dos flutuadores padrão
Design simples
Alta precisão
Ampla gama de níveis de medição
Possibilidade de medição de nível em líquidos corrosivos e viscosos
Desvantagens dos flutuadores padrão
Um flutuador padrão não pode ser usado em tanques sob pressão.
Flutuar com interruptores Reed
A figura indica uma série de resistores e interruptores reed conectados.
Eles geralmente são colocados a cerca de 5 mm de distância em uma coluna.
Eles flutuam nas laterais do ímã permanente ao longo da coluna do interruptor reed.
O interruptor reed entra em curto com base na posição do flutuador e envia uma corrente através do amperímetro.
A corrente através do amperímetro está mais relacionada à posição do flutuador
Este tipo de indicador de nível indica níveis com precisão de 5 mm.
Método Magnetostritivo
O método magnetostritivo é o mais elegante de todos os indicadores de nível -flutuante. A indicação de nível determina a posição de flutuação do líquido.
No método magnetostritivo, este flutuador é uma peça circular concêntrica de um ímã permanente. Os efeitos de Wiedemann e Villari são usados para determinar a posição da bóia magnética em uma superfície líquida. Material de guia de onda ferromagnético é usado para gerar magnetostrição.
Geralmente, uma força de atração entre o guia de ondas e o ímã da bóia aumenta uma força de atrito que inibe o movimento contínuo da bóia. Isto pode ser reduzido usando um guia de ondas com menos de 0,5 mm de diâmetro. Uma precisão de cerca de 0,1 mm pode ser alcançada por este método.
Este método é usado nas indústrias farmacêutica, alimentícia, química, de gás liquefeito de petróleo e de bebidas.
Tipo de deslocador
Deslocador de equilíbrio de mola
Este tipo de deslocador de equilíbrio de mola, considerando a origem da variação do nível do líquido, faz com que a mola anexada se contraia ou se expanda no movimento ascendente e descendente do deslocador. O deslocador da haste termina em uma bola magnética. A agulha magnética fixada em um pivô fora do alojamento da bola detecta o movimento para cima-e-para baixo da bola magnética. O movimento da bola magnética é de cerca de 25 mm. Isto é ampliado pneumaticamente fixando a melindrosa a um disco excentricamente ao pivô da agulha magnética. Este movimento é convertido em um sinal elétrico por um arranjo potenciométrico.
Deslocador de tubo de torque
O movimento do deslocador aplica torção a um tubo denominado tubo de torque. O tubo de torção oco consiste em uma haste de torção interna soldada ao tubo de torção em uma extremidade e livre na outra extremidade. Isto é suportado por um rolamento sem atrito. O tubo de torção termina em um fio de faca em um dos lados e suporta o corpo imerso através do braço de torção que termina em um bloco. A outra extremidade do tubo de torção termina num flange que está ancorado na parede do tanque. Quando o deslocador é movido para cima ou para baixo, a torção é aplicada ao tubo de torção através do fio da navalha. Esta torção é transmitida à haste de torção interna que a transporta para fora do tanque. O deslocamento angular da haste é de cerca de 5 a 6 graus. O deslocamento angular da haste está linearmente relacionado ao peso aparente do deslocador e ao nível do líquido. O deslocamento angular da haste de torque é amplificado pneumaticamente para uma grande pressão diferencial acionando a lingueta de um transdutor de lingueta do bico. Os tubos de torque são feitos de Níquel, Inconel, Monel, Hastelloy, etc. Normalmente, são usados deslocadores de 0,3 m a 1,5 m de comprimento, embora o comprimento possa chegar a 18 m. Os deslocadores são adequados para medição de nível de líquidos limpos e lamas.
Indicadores de nível do diafragma
Os indicadores de nível do diafragma consistem em uma caixa fechada em todos os lados, exceto aquela onde é fixado um diafragma flexível. A caixa contém ar cativo conectado a um detector de pressão através do tubo capilar. O diafragma é feito de neoprene Teflon ou material plástico semelhante à borracha de silicone. A caixa do diafragma é mantida imersa no líquido. À medida que o nível do líquido aumenta, a altura estática do líquido exerce uma força ascendente no diafragma para comprimir o ar cativo. A pressão do ar cativo é diretamente proporcional ao nível do líquido. Este indicador de nível pode ser usado em embarcações do tipo-aberto. Isto é mais barato, com precisão limitada. O ar no diafragma não é cativo, mas um suprimento contínuo é mantido através de um tubo conforme mostrado na figura b. Um tubo de ventilação permite que o ar seja liberado para a atmosfera através de um orifício de drenagem existente entre o tubo de ventilação e o diafragma. Outro tubo conecta o diafragma a um indicador de nível adequado, que é um indicador de pressão. O fornecimento de ar para a unidade é regulado para cerca de 0,2 a 0,3 bar acima da carga hidráulica máxima a ser medida. Os diafragmas de aço inoxidável são adequados para este tipo de detector de nível. À medida que o nível do líquido aumenta, o aumento da pressão que atua no diafragma faz com que ele se mova para cima, tornando o orifício de sangria menor. Conseqüentemente, menos ar vaza através do tubo de ventilação, causando o aumento da pressão do ar. A pressão de ar acumulada empurra o diafragma para baixo, aumentando o vazamento de ar e assim por diante até que o equilíbrio seja alcançado. A pressão do ar dentro do invólucro do diafragma é uma medida do nível do líquido. Esses indicadores têm precisão de 0,3 bar da pressão-de fornecimento de ar. Eles podem operar até 11 barras. A restrição ajustável pode ser manipulada adequadamente para aumentar a velocidade de resposta.
Indicadores de nível de pressão diferencial
Um nível de líquido exerce pressão causada pelo peso da coluna de líquido. Esta pressão pode ser medida para estimar o nível do líquido, desde que o líquido esteja à pressão atmosférica. Este método é conhecido como Medição Hidrostática de Tanques (HTG). Mas se o líquido estiver em um tanque pressurizado, será necessário medir a pressão diferencial entre a parte superior e inferior da coluna de líquido para descobrir o nível do líquido.
Se P1 é a pressão no fundo do tanque
P2 é a pressão em um ponto intermediário
P3 é a pressão no topo do tanque
h é a diferença de altura entre os pontos de toque p₁ e p2, e
L é a altura do nível do líquido no tanque
Então ρ=(P1-P2)/hg & L=(P1-P3)/ρg
A diferença de pressão entre a parte superior e inferior do nível do líquido pode ser medida individualmente medindo as duas pressões. O erro de medição pode não ser o mesmo. Portanto, uma única medição fornece o valor da pressão diferencial. O DP pode ser medido mecanicamente usando foles em um invólucro onde o lado de maior pressão está conectado ao fole e o lado de menor pressão está conectado ao invólucro. Neste arranjo, conforme mostrado na Figura b com fole-cheio de líquido usado para medir DP, o lado de pressão mais alta empurra o líquido dentro do fole para o lado de pressão mais baixa. Isso expande o fole. Como resultado, a alavanca do ponteiro-acionada por mola é empurrada para trás, movendo o ponteiro para a direita. Já o DP torna-se sensível à temperatura do líquido. Um compensador de temperatura bimetálico é acoplado ao fole para compensar o diferencial de pressão produzido pelo diferencial de temperatura.
