MEDIDOR DE DENSIDADE DT301 - smarnet.com.br · Pressão Hidrostática Aplicada no DT30Xpara Tanque...

CTS – © 2004 - 2007 Smar DT301

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


– 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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– 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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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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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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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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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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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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