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MEDIDOR DE DENSIDADEMEDIDOR DE DENSIDADEDT301DT301
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TECNOLOGIA SMARUma Família Completa de Instrumentos de Campo
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MEDIÇÃO
CONTÍNUA
DE
DENSIDADE
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Muitos processosindustriais requeremmedição contínua de densidade para operaremeficientemente e paragarantirem qualidade e uniformidade ao produtofinal.
Objetivo da Medição
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Definição de Densidade
A densidade de uma substância é definida com a sua massa porunidade de volume.
Densidade é designada pelosímbolo ρ.
ρ = m / V
Unidade do SI: kg/m³
Unidades comuns: g/cm³ ou g/l
Unidade inglesa: lbm/ft³
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DT30X - Características e Benefícios
DT30X - Características e Benefícios
– Medição contínua, com grande precisão, de densidade e concentração.
– Unidade única e integrada, sem eletrônicaremota.
– Comunicação digital usando protocoloHart, Fieldbus Foundation ou Profibus.
– Configuração, ajuste de range e diagnósticos podem ser acessadosremotamente.
– Opera à 2 fios com a alimentação e a comunicação sobrepostas.
– Leitura direta da densidade e temperaturado processo em unidades de engenhariavia comunicação digital ou no indicadorlocal.
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DT30X - Características e Benefícios
DT30X - Características e Benefícios
– Re-calibração remota on line, sem a necessidade de retirar o equipamento do processo.
– Configuração remota das unidades de densidade e concentração tais como: g/cm³, kg/m³, densidade relativa, °Brix, °Baume, °API, °Plato, °INPM, % de sólidos, etc
– Aplicação em tanques ou em linha, adequado para fluidos estáticos e dinâmicos.
– Equipamento robusto, sem partes móveis.– Não requer filtragem.– À prova de explosão e intrinsicamente
seguro.
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Tecnologia Nuclear
• Instalação mecânica exige montagem de duas partes (fonte e receptor) com diferentes partes eletrônicas ligados por fios
• Requer fonte externa de alimentação, visto que não pode ser alimentadopela malha
• Adequado somente para líquidos com movimento, não podendo ser instalado em tanques
• Fontes nucleares exigem cuidados especiaispara operação segura (NRC licensing)
• Requer testes periódicos para verificação de vasamentos
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Tecnologia DiapasãoVibrante (tuning fork)
• Devido ao alto consumo de energiaelétrica, não pode ser alimentado atravésdos fios da malha, sendo necessáriofonte externa
• Utiliza partes móveis
• Requer manutenção periódica
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Tecnologia por Coriolis
• Requer instalação em linha, sendo inadequado para tanques
• Difícil intercambiabilidade e limpeza pois não há tubo de comprimento normalizado para vazão, nem de formas retas
• Devido ao alto consumo de energia, requer fonteexterna
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Refratômetros
• Refratômetros requerem fonte externa de alimentação
• A parte eletrônica é separada dos sensores, sendo interconectadospor fios
• Requer que o prisma esteja sempre limpo
• Cuidados especiais devem ser tomados em instalações estáticas, onde pode haver encrustrações
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Aerômetros
• Não realiza mediçõescontínuas
• Baixa precisão
• Requer coleta de amostras
• Expõe operadores aos possíveis perigos de intoxicação pelos líquidos e vapores
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Laboratório
• Valores discretos (quando os resultados são obtidos, o processopode já estar com outras características)
• Coleta de amostras expõe operadores a vários riscos (explosão, contaminação, etc)
• Todas as técnicas de medição de densidadeem laboratório dependem de coleta de amostras no campo
• Medição não é em tempo real
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PatentesPatentes
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Pressão Hidrostática
Análise Dimensional:
Pressão = Força / Área
[Pa] = [N/m²] = [(kg . m / s²) / m²]
Densidade =Pressão/Nível.Gravidade
ρ = [(kg . m / s²) / m²] / [m] . [m / s²]
ρ = [kg / m³
Onde:P = Pressãoρ = Densidade do Fluidog = Aceleração da Gravidadeh = Altura da Coluna de Líquido
h
P = ρ . g . h
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Pressão HidrostáticaAplicada no DT30Xpara Tanque Pressurizado:
h
h 1
P i
h 2
Pressão Hidrostática
P = ρ . g . h
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DT30X - Cálculo da DensidadeDT30X - Cálculo da Densidade
Onde: ρ : Densidadet : Temperatura do processoΔp : Diferencial de pressãoa : Coef. compensação de temperatura do fluido de enchimentot zero : Temperatura de calibração do Transmissorg : Aceleração da gravidade localh : Distância entre os diafragmas α : Coef. de dilatação do metal t med : Temperatura de medição de h
ρ(t) =( Δp +a . ( t zero - t ) )
g . h . ( 1 + α . (t - t med))
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ConcentraçãoConcentração
Conhecendo-se a densidade e a temperatura de um fluido é possível conhecer-se sua concentração, que é a quantidade de componentes dissolvidos ou de sólidos em suspensão, tais como:
- Grau Brix- Grau Baumé- Grau Plato- Grau INPM- Grau GL- % de Sólidos- % de Concentração
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Grau Brix e Grau Plato
Definição:
É a porcentagem em massa de sacarose presente em uma solução.
Por exemplo : em uma solução a 30 °Brix teremos 30 g de sacarose em 100 g de solução.
Utilização: em indústrias de açúcar e álcool, indústrias de sucos, de refrigerantes, cervejarias, etc.
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Grau Baumé
Definição:
O grau Baumé é calculado pela fórmula:
Baumé = 144,3 – (144,3 / densidade relativa)
Utilização: Industrias Químicas, Petroquímicas, Papel e Celulose, etc.
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Grau INPM
Definição:
É a porcentagem em peso de álcool em umasolução hidroalcoólica.
Por exemplo: uma solução hidroalcoólica com 97 °INPM contém 97 g de álcool em 100 g de solução.
Utilização: Indústrias de Bebidas, Destilarias de Álcool, etc.
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Grau GL
Definição:
É a porcentagem em volume de álcool em umasolução hidroalcoólica.
Por exemplo: uma solução hidroalcoólica com 97 °GL contém 97 ml de álcool em 100 ml de solução.
Utilização: Indústrias de Bebidas, etc.
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% de Sólidos
• Equação Geral:
% Sol.=a0 + a1.Bé + a2.Bé2 + a3.Bé3 + a4.Bé4 + a5.Bé5
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Nível de Interface
h máximo = 500 mm
y = 0 to 100%
Exemplo:
Calibração = 0 a 500 mm
y = 20% significa que a interface está a 100 mm acima do diafrágmarepetidor inferior
Medição de Nível de Interface com o transmissor DT30X:
hy
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SENSOR
PROCESS
P1
P2
DT30X- Descrição de OperaçãoDT30X- Descrição de Operação
– Dois sensores de pressão fornecem o diferencial de pressão hidrostático.
– Um sensor de temperatura integral fornece a temperatura instantânea do processo.
– Com o diferencial de pressão e a temperatura do processo, um software dedicado calcula a densidade do fluido.
– Com a densidade do fluido e a temperatura, o software calcula a concentração, que pode ser expressa em°Brix, °API, °Baumé, °Plato, °INPM, °GL, % de Sólidos, etc.
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DT30X – Partes Principais
SENSOR SANITÁRIO
CARCAÇA DA CÉLULA
CAPACITIVA
INDICADOR DIGITAL
CARCAÇA
CONEXÃO ELÉTRICA
SENSOR DE TEMPERATURA
(INTERNO)
FLANGE
SENSOR INDUSTRIAL
SONDA COM CAPILARES INTERNOS
CONEXÃO SANITÁRIA
COM TRI-CLAMP
DESENHO ESPECIAL
PARA NORMA 3A
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SENSOR
PROCESS
P1
P2
ELETRONICCONVERTERELETRONICCONVERTER
E2PROM-SENSORDATA
E2PROM-SENSORDATA
TEMPERATURECONVERTER
ELETRONIC BOARD
Diagrama de BlocosDiagrama de Blocos
TEMPERATURE COMPENSATION
ALGORITHM
TEMPERATURE COMPENSATION
ALGORITHM
PROCESSING UNIT
- RANGES- SPECIAL FUNCTIONS- OUTPUT CONTROL- SERIAL
COMMUNICATION- HART PROTOCOL
PROCESSING UNIT
- RANGES- SPECIAL FUNCTIONS- OUTPUT CONTROL- SERIAL
COMMUNICATION- HART PROTOCOL
D/ACONVERTER
D/ACONVERTER
BELL 202 MODEM
BELL 202 MODEM
SIGNALCONDITIONER
INPUT/ OUTPUT
4 to 20 mAand
HART COMMUNICATIONS
PROCESSING BOARD
LCD CONTROLLERLCD CONTROLLER
DISPLAY BOARD
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Diagrama Operacional – DT30X
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DT30X – Especificações TécnicasLimites de Temperatura
Ambiente: - 40 à 85 °C.Processo: 0 a 140 °C
RangeRange 1 : 0.5 à 1.8 g/ccRange 2 : 1.0 à 2.5 g/ccRange 3 : 2.0 à 5.0 g/cc
Span MínimoRange 1 : 0.025 g/ccRange 2 : 0.050 g/ccRange 3 : 0.250 g/cc
ExatidãoRange 1:± 0.0004 g/cc (± 0.1º Brix)Range 2:± 0.0007 g/cc Range 3:± 0.0016 g/cc
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DT301IModelo Industrial
Aplicação Industrial e SanitáriaAplicação Industrial e Sanitária
Atende as especificaçõesda norma 3A (FDA)
DT301SModelo Sanitário
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DT30X - Instalação Típica em LinhaDT30X - Instalação Típica em Linha
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DT30X - Instalação Típica em LinhaDT30X - Instalação Típica em Linha
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DT30X - Instalação Típica por TransbordamentoDT30X - Instalação Típica por Transbordamento
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DT30X - Instalação Típica emTanque
DT30X - Instalação Típica emTanque
Montagem lateral
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Instalação Típica para Nívelde Interface
Instalação Típica para Nívelde Interface
100 %
0 %
Óleo
Águar
Montagem Câmara
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Adaptador do TanqueAdaptador do Tanque
Externo do Tanque
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Adaptador do TanqueAdaptador do Tanque
Interno do Tanque
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Instalação Típica em TanqueInstalação Típica em Tanque
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Árvore de Programação
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Opções de Configuração
•Dois métodos básicos de configuração :
•Configurador de bolso HART
•Computador pessoal
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HPC301
• On-line– Configuração, calibração,
monitoração e diagnóstico
• Off-line– Configuração– Gerenciamento de
Instrumentos
• On-line– Configuração, calibração,
monitoração e diagnóstico
• Off-line– Configuração– Gerenciamento de
Instrumentos
BASEADO NA PLATAFORMA PALM VBASEADO NA PLATAFORMA PALM V
USADO ACOPLADO COM USADO ACOPLADO COM INTERFACE DE BOLSO HARTINTERFACE DE BOLSO HART
O O menormenor e e maismais leveleve ConfiguradorConfigurador HART no HART no mercadomercado
Configuração com Palm Top
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CONF401
Configuração com PC
CONF401 Software
HI311 Interface
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Ajustes do Touché
- Ajuste de corrente.- Ajuste da pressão. - Ajuste da densidade.- Ajuste da temperatura.
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Ajustes do Touché
Ajuste de corrente.Ajuste de corrente.
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Ajustes do Touché
• Ajuste da pressão.– Este ajuste é complexo e deve ser feito
somente em fábrica.
– Ele consta do menu do programador, mas não deve ser feito.
– O Ajuste de pressão depende de valores instantâneos de pressão e temperatura que são coletados por software dedicado na calibração final.
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Ajustes do Touché
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Certificações
Intrinsicamente Seguro e à Prova de Explosão
À Prova de Tempo - IP67
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DT30X - Aplicações e ReferênciasDT30X - Aplicações e Referências
AÇÚCAR E ÁLCOOLAplicações:
Caldo misto, Mosto, Xarope, Lodo doDecantador, Grau Alcoólico, Mel, Nível de Interface Álcool/Ciclohexano, etc.
Referências:- Usina Santa Elisa- Usina Alto Alegre- Usina Caeté- Usina Mandú- Ingenio San Miguel Naranjo- Azucarera Paraguaya (Tebicuary)
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DT301 – Usina Barra Grande retirada de lodo
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Usina Mandú – nível de interface hexano / álcool
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DT301 - Usina Mandú – brixdo xarope
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Destilaria Unialco–Grau INPM do álcool hidratado
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DT30X - Aplicações e ReferênciasDT30X - Aplicações e ReferênciasINDÚSTRIA ALIMENTÍCIAAplicações:
Suco de Tomate, Suco de Uva, Sucos Cítricos;
Ketchup, Méis, Óleos Vegetais, Xarope de Frutas;
Geléias, Gelatinas, Diluição de Amido, etc.
Referências:
- Corn Products do Brasil
- Cargill Agrícola
- Cutrale
- Corn Products International
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DT30X - Aplicações e ReferênciasDT30X - Aplicações e Referências
INDÚSTRIA DE BEBIDASAplicações:
Cerveja, Refrigerantes, Vinhos, Café Solúvel;Malte, Tequila, etc.
Referências:- Ambev- Kaiser- Schincariol- Tequila Sauza
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Exemplo de Aplicação do DT301
Local:
Ind. Muller –BebidasPirassununga (BR)
Aplicação:
Grau GL da mistura
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Exemplo de Aplicação –Cervejaria Kaiser
Exemplo de Aplicação –Cervejaria Kaiser
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Exemplo de Aplicação –Cervejaria Schincariol
Exemplo de Aplicação –Cervejaria Schincariol
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DT30X - Aplicações e ReferênciasDT30X - Aplicações e Referências
INDÚSTRIA QUÍMICAAplicações:
Ácidos: Concentração/mistura, Soda Cáustica;Uréia, Detergentes, Densidade de Polímeros; Etileno-Glicol, Cloreto de Sódio, Hidróxido de Sódio, etc.
Referências:- BASF - Du Pont do Brasil - Triken Pilão Química - Carbocloro- Eka Chemical
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DT30X - Aplicações e ReferênciasDT30X - Aplicações e Referências
INDÚSTRIA DE CELULOSE E PAPELAplicações:
Licor Negro, Licor Verde, Licor Branco;Concentração de Soda Cáustica, Diluição de Talco; Diluição de Amido; Diluição de Cinzas;Lama de Cal ,etc.
Referências:- Klabin- International Paper- VCP- Suzano- Pirahy
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DT30X – Klabin Igáras –licor negro forteDT30X – Klabin Igáras –
licor negro forte
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DT30X – International Paper –licor verdeDT30X – International Paper –
licor verde
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DT30X – Klabin Celucat –licor verdeDT30X – Klabin Celucat –
licor verde
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DT30X - Aplicações e ReferênciasDT30X - Aplicações e Referências
INDÚSTRIA PETROQUÍMICAAplicações:
Água de Lavagem dos Gases, Querosene;Gasolina, Óleos Lubrificantes, Nível de Interface Água/óleo, etc.
Referências:- Petrobrás- Petrom- Razi Petrochemical
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DT30X – Exemplo de AplicaçãoDT30X – Exemplo de Aplicação
Vaso Tratador de Óleo – Controle do Nível de Interface Água / Óleo
Petrobrás - Estação de Campo Furado - São Miguel dos Campos –Alagoas.
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DT30X – Exemplo de AplicaçãoDT30X – Exemplo de AplicaçãoEstação de Medição Fiscal de Óleo – Mossoró - RN
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DT30X – Exemplo de AplicaçãoDT30X – Exemplo de AplicaçãoEstação de Medição Fiscal de Condensado de Gás Natural –
Plataforma de Merluza
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DT30X - Aplicações e ReferênciasDT30X - Aplicações e Referências
MINERAÇÃOAplicações:
Célula de Flotação de Lavagem, Recuperação de Finos, Raspadores, Extração de Lama, Lixívia (mistura de ácido e pó de pedra), etc.
Referências:- Samarco- CVRD- CBMM- Adubos Trevo- Ultrafértil- CMM
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DT30X – Samarco – polpa de minérioDT30X – Samarco – polpa de
minério
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Ajustes do Touché
• Auto-Calibração.• Ajuste do Valor Inferior(Ar).
– Coloque o Touché em Pé.– Programe a unidade de kg/m3.– Espere a leitura estabilizar.– Passe para Auto-Calibração.– Escolha Ar e faça o ajuste.
• Ajuste do valor superior(Água).– Programe a unidade de Brix.– Coloque o Touché dentro do tubo de calibração com água.– Espere a leitura estabilizar.– Passe para Auto -Calibração.– Escolha Água e faça o ajuste.– Retorne o touché para a unidade do cliente.
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DT30Xsmar
F I M
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