Os sistemas de medição são avaliados para que possam fornecer resultados confiáveis para se tornarem dados a serem gerados pelo sistema. Fatores de viabilidade dos instrumentos podem ser a falta de calibração e os desgastes dos instrumentos. Esses fatores foram corrigidos para que possam apresentar o menor erro de medição possível e que esteja dentro dos parâmetros especificados dos instrumentos.
A diferença entre o valor real da característica medida e a média das medições repetidas é definida como vício (WERKEMA, 2012).
Com repetibilidades nos instrumentos de medidas, valores obtidos resultaram discriminação suficiente nos valores normais.
4.4.1 Transdutores de temperatura
Segundo Bolton (2002), transdutor é um termo que descreve um item de informação em valor de unidade de medida para outra. A necessidade de obtenção de informações para que se tenham medidas compatíveis das grandezas a medir.
Entre essas medidas de projeto, temos as de pressão e de temperatura. O transdutor usado na medição de temperatura foi do tipo termopar. O termopar converte uma leitura da diferença de temperatura num sinal de tensão elétrica. Essa grandeza elétrica passa a ser utilizada como uma medida de temperatura.
A tensão elétrica é originada da diferença de temperatura da junção de duas matérias condutora com características distintas. Esse valor dependerá dos tipos de materias condutores e da diferença de temperatura (BOLTON, 2002).
Valores de -100 °C a 800 °C são obtidos na combinação dos metais Ferro e Constantan. Para valores de 0 °C até 1600 °C, a platina com liga específica de platina permite trabalhar com temperatura superior. As faixas de medidas de temperatura dependem da combinação dos metais utilizados.
Para um dispositivo de propriedade PProp(t), a informação na forma de função para outra grandeza XProp (t) pode-se relacionar matematicante na forma de controle estatístico (AGUIRRE, 2013):
[ ] (4.5)
A equação 4.5 tem características lineares pelo fato do transdutor em uso trabalhar na região próxima da linearidade, conforme a figura 4.15 a seguir.
(a) (b)
Figura 4.15 – Gráficos referentes a valores de termopar
A faixa de temperatura submetida no SAD está entre o ambiente (em torno de 25 °C) e a de saída de escape do motor de combustão interna (em torno de 500
º
C). No gráfico da figura 4.15(a) há regiões próximas da linearidade nos termopares para os níveis de tensão apresentados no eixo e na figura 4.15(b), os valores próximos de uma constante (variação pequena para o coeficiente Seebeek). Portanto, a equação 4.5 se aproxima de uma linearidade. De acordo com Balbinot e Brusamarello (2011, p. 293), “as curvas de calibração dos termopares geralmente não são lineares, mas para a maioria dos termopares usuais pode-se considerá-las lineares”. Essa observação é importante por conta da calibração dos termopares. A equação 4.5 pode ser refeita:= [ ] (4.6) Os termopares serão instalados nas superfícies das tubulações, após a limpeza da mesma, como lixamento, a utilização de pasta térmica e isolamento térmico de forma a minimizar as incertezas de medição. A figura 4.16 identifica, por meio das imagens, os pontos fixados para a obtenção das temperaturas de entrada e saída dos componentes.
(a) (b)
Figura 4.16 – Pontos de medição de temperatura 4.4.2 Medidor de Vazão
O medidor de vazão baseado na medição ultrassônica não intrusiva por tempo de trânsito é constituído por um par de transdutores acopláveis. Fixados na superfície externa da tubulação fechada a ser medida, esses operam como transmissor e receptor, que operam recebendo e transmitindo impulsos de energia (bidirecional) numa determinada frequência. O transdutor piezoelétrico gera e transmite nos fluidos pulsos sonoros, transformando um sinal elétrico numa frequência de vibração mecânica.
A medida por tempo de trânsito é realizada pela diferença de tempo de percursos de um feixe inclinado em relação ao sentido de fluxo do fluído a ser medido. Caso o feixe esteja favorável ao sentido do fluído, as velocidades irão somar e será obtido um tempo necessário para o “transdutor a montante” transporta até o “transdutor a jusante”.
Ao contrário, subtrai quando estiver contra o fluxo, sendo considerado o tempo necessário para o transdutor, a jusante e o transdutor a montante.
Há três métodos de montagem do par de transdutores: o primeiro, método-V, envia e recebe o som duas vezes; quatro vezes para o método-W (segundo método); e no terceiro, método – Z são montados de lados opostos, no qual o som atravessa uma vez a tubulação.
Com o valor da velocidade do fluxo determinada, a vazão do líquido pode ser obtida.
O medidor UFM140 da Fabricante-FMS Plandata CSI Ltda, será utilizado para a medição da vazão dos fluidos de óleo que irá para a usina de biodiesel. Entre os cuidados que foram tomados na medição com o medidor de Vazão Ultrassônico UFM170, o fluído é novo e sem impurezas (no anexo D encontram-se as características desse fluido). A imagem da figura 4.17 é a instalação do medidor de vazão na tubulação de ferro galvanizado com diâmetro externo de 33,7mm e diâmetro interno de 28 mm.
Figura 4.17 – Medida da vazão pelo método V
A escolha do método V na realização da medida é devida ao diâmetro da tubulação do líquido que compreende a faixa de 20mm a 300mm. Para se ter a otimização na medição, a canalização deve ser longa o suficiente para eliminar erros induzidos por fluxo irregular. Tipicamente, este trecho reto do cano deve ser 15 vezes o diâmetro dele. (UFM170, 2009).
Ao realizar a medição, o instrumento de medida informa sobre o comportamento do fluido e a qualidade do sinal. Os valores das medidas estão na tabela 4.2.
O desenho isométrico das tubulações em que o fluido de óleo circula está representado na figura 4.18. O fluxo do óleo é realizado por uma bomba do tipo centrifuga.
As tubulações metálicas ferrosas usadas no protótipo para aquecimento são denominadas de “tubulações de utilidades” para óleos (TELLES, 2007).
Os valores obtidos para a medida do fluxo do óleo foram compatíveis, já que os parâmetros R, S e Q tiveram valores dentro da faixa permitida pelo fabricante.
Tabela 4.2 – Valor da vazão do fluido
̇ = , / Faixa de Operação
R2 97,17 % 97% < R < 103 %
S3 780,711 % 600% < S < 990%
Q4 77 % 60% < Q < 90%