Automação e controle apostila
Por: viniciusclaro • 5/11/2015 • Relatório de pesquisa • 8.555 Palavras (35 Páginas) • 267 Visualizações
Instrumentação Industrial - 1
© Prof. Edson C Bortoni – DON/IEE/EFEI – 2002.
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Introdução
A densidade ou massa específica é, por definição, a relação entre a massa (m)
de um corpo e o seu volume (V) ocupado no espaço. Matematicamente é dada
por:
V
m
= r
As unidades mais usuais para a densidade são o kg/m
3
e o g/cm
3
, enquanto
que para a concentração utiliza-se o ºBrix, ºAPI, ºBaume, %Volume e %Massa,
que representam o teor percentual de sólido solúvel.
Um outro conceito muitas vezes utilizado é o da densidade relativa, cujo valor
adimensional é dado pela relação entre a massa específica de um fluído na
temperatura em que se encontra com a massa específica de um igual volume
de água em condições de temperatura e pressão especificadas em norma.
água
fluido
d
r
r
=
Várias são as tecnologias empregadas para a determinação da densidade,
desde sensores que se baseiam na variação de características elétricas, tais
como sensores capacitivos e fotoelétricos, até os sensores que se baseiam
variação de características físicas, tais como bóias, medidas de pressão,
sensores sônicos e nucleares. A seguir serão detalhadas algumas destas
tecnologias.
Pressão diferencial
Este sistema se baseia na determinação da pressão diferencial exercida por
um fluido entre dois pontos situados a uma distância constante, como mostrado
na figura a seguir.
Instrumentação Industrial - 2
© Prof. Edson C Bortoni – DON/IEE/EFEI – 2002.
A pressão diferencial ( p) será diretamente proporcional à densidade do fluido,
a saber.
h g
p
×
D
= r
Onde g é a aceleração da gravidade (m/s
2
) e h é a distância entre as tomadas
do sensor de pressão diferencial (m).
As figuras a seguir ilustram as possibilidades de montagem sanitária e
industrial, podendo ser feitas em linha horizontal ou vertical, ou por
transbordamento. Neste caso há a necessidade de adaptação do tanque
amostrador.
Com o uso de um transmissor de pressão diferencial adequado pode-se obter
uma exatidão de 0,03%. Outras características se referem à precisão (±
g/cm
3
, ±0,1º Brix), faixa de medição (0,5 a 5 g/cm
3
) e pressão estática máxima
(70 kgf/cm
2
). Este sistema pode operar a uma faixa de temperatura ambiente
de -40 a 85 º C e temperatura do processo de -20 a 150º C.
A figura a seguir mostra uma outra concepção deste mesmo sistema. Na parte
(a) da figura vê-se o seu aspecto externo do sensor, enquanto a parte (b)
apresenta o seu interior. Nesta figura pode-se observar o diafragma e o tubo
capilar que transmitirá o sinal para o sensor de pressão diferencial.
Instrumentação Industrial - 3
© Prof. Edson C Bortoni – DON/IEE/EFEI – 2002.
(a) (b)
Sensor nuclear
O sensor nuclear possui um emissor de raios gama que atravessa o fluido cuja
densidade deseja-se determinar. Um detector de radiação (cristal) recebe os
raios emitidos transformando-se em uma fonte de luz. O sinal luminoso
atingindo o fotomultiplicador cria condições para a produção de um sinal
elétrico proporcional à intensidade de raios detectada. Quanto maior a
densidade do líquido, menor a intensidade de raios que o receptor poderá
captar e, portanto, menor o sinal de saída. A figura a seguir ilustra um sensor
nuclear de densidade indicando os seus principais componentes.
Sendo assim, a densidade é obtida em função da relação entre a intensidade
de radiação medida e a emitida. Leva-se em conta, ainda, o diâmetro da
tubulação (D)
...