Análise detalhada do princípio de funcionamento do medidor de nível de flutuador

Princípio de funcionamento do sensor de nível de flutuador:

sensor de nível de flutuador Utiliza-se o princípio de Arquimedes para observar o nível do líquido, medindo continuamente a carga em uma haste flutuante submersa no líquido do processo.

O deslocador tem formato cilíndrico, seção transversal contínua e pode ser fabricado com o comprimento desejado. A altura padrão varia de quatorze polegadas a cento e vinte polegadas.

À medida que o nível da água aumenta, a haste de flutuação fica sujeita a uma maior flutuabilidade, fazendo com que o instrumento de detecção pareça mais leve. O instrumento, por sua vez, interpreta a perda de peso como uma elevação do nível e transmite um sinal O/P proporcional.

À medida que o nível diminui, a força de empuxo na haste deslocadora diminui com um aumento correspondente no peso, o que é interpretado como o detector de nível baixando o nível e, em seguida, fornecendo um sinal de saída proporcional.

A imagem abaixo mostra uma instalação típica de um detector de nível por flutuador:

Embora os princípios básicos de funcionamento tenham sido definidos para um nível superior ao do sensor de nível de flutuador, que é bastante prático, a estrutura foi projetada para atingir um objetivo de medição específico por meio de circuitos eletrônicos complexos.

Nesses tipos de sensores de nível de flutuador, o flutuador é conectado a uma mola que restringe o movimento a cada incremento de flutuabilidade (ou seja, mudança de nível).

Um transmissor que incorpora um transformador diferencial variável linear (LVDT) é usado para monitorar o aumento e a diminuição da haste deslocadora conforme o nível muda. Em seguida, um circuito eletrônico complexo normalmente processa o sinal de tensão do LVDT em um sinal de saída de 4 a 20 mA.

Princípio de Arquimedes aplicado a deslocadores

Segundo o princípio de Arquimedes, a força de empuxo sobre um objeto submerso é geralmente igual à carga sobre o volume de fluido deslocado pelo objeto.

Suponha que em um sensor de nível de flutuador magnético Temos uma haste flutuante cilíndrica com densidade ρ, raio r, comprimento L e densidade do fluido do método У. Durante a instalação, o comprimento da haste deslocadora é proporcional ao nível medido:

O volume da barra de deslocamento, V = πr²L

O sensor de nível do deslocador mostrado na figura é montado acima do recipiente e, quando o recipiente está cheio, a haste do deslocador fica completamente submersa no fluido do método, de modo que o volume de fluido descarregado é V = πr²L. Quando o recipiente está vazio ou em seu nível mais baixo, o volume de fluido descarregado é V = zero.

Portanto:

A força de empuxo na haste do flutuador quando o recipiente está cheio é dada pela seguinte equação:

Flutuabilidade = peso do fluido descarregado pelo método

= πr²LУg (g = aceleração da gravidade)

Peso real do deslocador = πr²Lρg

Quando o recipiente estiver cheio, o peso líquido do deslocador, conforme detectado pelo LVDT, transmissor e eletrônica associada, será:

= πr2Lρg - πr2LУg = πr2Lg(ρ-У) = Vg(ρ-У)

A partir do exposto acima, pode-se observar que o peso líquido detectado pelo LVDT é proporcional à diferença de densidade entre a haste deslocadora (ρ) e o fluido do método (У).

Portanto, a densidade relativa da haste deslocadora deve ser menor que a densidade do nível medido e a gravidade específica do fluido deve ser indicada.

As densidades relativas típicas dos líquidos situam-se entre 0,25 e 1,5, independentemente do sensor de nível por deslocamento utilizado. Outro ponto a destacar é que o alcance do indicador de nível por deslocamento depende apenas do comprimento (L) da haste do deslocador especificada para uma determinada aplicação.

Quando o recipiente está vazio ou o nível está no mínimo, o

Flutuabilidade da boia = 0

Portanto, o LVDT detecta um peso de = πr²Lρg

O LVDT registra um sinal de tensão no nível mínimo do recipiente e emite o sinal correspondente. O comprimento do deslocador é determinado pela faixa de trabalho nominal, pela densidade do fluido do método, pela pressão e pela temperatura. Os diâmetros e as unidades de peso-área calculados em fábrica garantem o funcionamento adequado e fornecem uma saída precisa de 4 a 20 mA.