MEDIDOR DE DENSIDADE DT301 DT301 TECNOLOGIA SMAR. Uma Família Completa de Instrumentos de Campo MEDIÇÃO CONTÍNUA DENSIDADE. CTS Smar

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MEDIDOR DE DENSIDADE

DT301

TECNOLOGIA SMAR

Uma Família Completa de Instrumentos de Campo

MEDIÇÃO

CONTÍNUA

DE

DENSIDADE

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Muitos processos

industriais requerem

medição contínua de

densidade para operarem

eficientemente e para

garantirem qualidade e

uniformidade ao produto

final.

Objetivo da Medição

Definição de Densidade

A densidade de uma substância é

definida com a sua massa por

unidade de volume.

Densidade é designada pelo

símbolo

ρ

.

ρ

= m / V

Unidade do SI: kg/m³

Unidades comuns: g/cm³ ou g/l

Unidade inglesa: lbm/ft³

DT30X - Características e

Benefícios

DT30X - Características e

Benefícios

– Medição contínua, com grande precisão,

de densidade e concentração.

– Unidade única e integrada, sem eletrônica

remota.

– Comunicação digital usando protocolo

Hart, Fieldbus Foundation ou Profibus.

– Configuração, ajuste de range e

diagnósticos podem ser acessados remotamente.

– Opera à 2 fios com a alimentação e a

comunicação sobrepostas.

– Leitura direta da densidade e temperatura

do processo em unidades de engenharia via comunicação digital ou no indicador local.

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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.

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 alimentado pela malha

•Adequado somente para líquidos com movimento, não podendo ser

instalado em tanques

•

Fontes nucleares exigem cuidados especiais

para operação segura (NRC licensing)

•Requer testes periódicos para verificação de vasamentos

Tecnologia Diapasão

Vibrante (tuning fork)

•

Devido ao alto consumo de energia

elétrica, não pode ser alimentado através dos fios da malha, sendo necessário fonte externa

•Utiliza partes móveis

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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 fonte

externa

Refratômetros

•

Refratômetros requerem fonte externa de

alimentação

•

A parte eletrônica é separada dos sensores, sendo interconectados

por fios

•Requer que o prisma esteja sempre limpo

•Cuidados especiais devem ser tomados em instalações estáticas,

onde pode haver encrustrações

Aerômetros

•

Não realiza medições

contínuas

•

Baixa precisão

•

Requer coleta de amostras

•Expõe operadores aos possíveis perigos de

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Laboratório

•

Valores discretos (quando os resultados são obtidos, o processo

pode já estar com outras características)

•Coleta de amostras expõe operadores a vários riscos (explosão,

contaminação, etc)

•

Todas as técnicas de medição de densidade

em laboratório dependem de coleta de amostras no campo

•Medição não é em tempo real

Patentes

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 = Pressão ρ = Densidade do Fluido g = Aceleração da Gravidade h = Altura da Coluna de Líquido h

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Pressão Hidrostática

Aplicada no DT30Xpara

Tanque Pressurizado:

h h 1 P i h 2

Pressão Hidrostática

P = ρ . g . h

DT30X - Cálculo da Densidade

Onde: ρ : Densidade t : Temperatura do processo Δp : Diferencial de pressão

a : Coef. compensação de temperatura do fluido de enchimento

t zero: Temperatura de calibração do Transmissor g : Aceleração da gravidade local

h : 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))

Concentração

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.

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.

Grau INPM

Definição:

É a porcentagem em peso de álcool em uma solução 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 uma solução hidroalcoólica.

Por exemplo: uma solução hidroalcoólica com 97 ° GL contém 97 ml de álcool em 100 ml de solução. Utilização: Indústrias de Bebidas, etc.

% de Sólidos

• Equação Geral: % Sol.=a0+ a1.Bé + a2.Bé2 + a3.Bé3+ a4.Bé4+ a5.Bé5

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 diafrágma repetidor inferior

Medição de Nível de Interface com o transmissor DT30X:

h y

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DT30X- 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

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 CTS – © 2004 - 2007 Smar DT301 SENSOR PROCESS P1 P2 ELETRONIC CONVERTER ELETRONIC CONVERTER E2PROM-SENSOR DATA E2PROM-SENSOR DATA TEMPERATURE CONVERTER ELETRONIC BOARD

Diagrama 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/A CONVERTER D/A CONVERTER BELL 202 MODEM BELL 202

MODEM CONDITIONERSIGNAL

INPUT/ OUTPUT 4 to 20 mA and HART COMMUNICATIONS PROCESSING BOARD LCD CONTROLLER LCD CONTROLLER DISPLAY BOARD

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Diagrama Operacional – DT30X

DT30X – Especificações Técnicas

Limites de Temperatura Ambiente: - 40 à 85 °C. Processo: 0 a 140 °C Range Range 1 : 0.5 à 1.8 g/cc Range 2 : 1.0 à 2.5 g/cc Range 3 : 2.0 à 5.0 g/cc Span Mínimo Range 1 : 0.025 g/cc Range 2 : 0.050 g/cc Range 3 : 0.250 g/cc Exatidão Range 1:± 0.0004 g/cc (± 0.1º Brix) Range 2:± 0.0007 g/cc Range 3:± 0.0016 g/cc

DT301I

Modelo Industrial

Aplicação Industrial e Sanitária

Atende as especificações da norma 3A (FDA)

DT301S

Modelo Sanitário

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DT30X - Instalação Típica em Linha

DT30X - Instalação Típica

por Transbordamento

DT30X - Instalação Típica

por Transbordamento

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DT30X - Instalação Típica em

Tanque

DT30X - Instalação Típica em

Tanque

Instalação Típica para Nível

de Interface

Instalação Típica para Nível

de Interface

100 % 0 % Óleo Águar Montagem Câmara

Adaptador do Tanque

Externo do Tanque

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Adaptador do Tanque

Interno do Tanque

Instalação Típica em Tanque

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Opções de Configuração

•Dois métodos básicos de

configuração :

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 9

9BASEADO NA PLATAFORMA PALM VBASEADO NA PLATAFORMA PALM V

9

9USADO ACOPLADO COM USADO ACOPLADO COM INTERFACE DE BOLSO HART INTERFACE DE BOLSO HART

O

menor

e

mais

leve

Configurador

HART no

mercado

Configuração com Palm Top

CONF401

Configuração com PC

CONF401 Software

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Ajustes do Touché

9 - Ajuste de corrente.

9 - Ajuste da pressão.

9 - Ajuste da densidade.

9 - Ajuste da temperatura.

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

Certificações

;

Intrinsicamente Seguro e à Prova de Explosão

;

À Prova de Tempo - IP67

DT30X - Aplicações e Referências

AÇÚCAR E ÁLCOOL

Aplicações:

Caldo misto, Mosto, Xarope, Lodo do

Decantador, Grau Alcoólico, Mel, Nível de Interface Álcool/Ciclohexano, etc.

Referências:

- Usina Santa Elisa

- Usina Alto Alegre

- Usina Caeté

- Usina Mandú

- Ingenio San Miguel Naranjo

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DT301 – Usina Barra Grande

retirada de lodo

Usina Mandú – nível de interface

hexano / álcool

DT301 - Usina Mandú – brix

do xarope

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Destilaria Unialco–Grau INPM

do álcool hidratado

DT30X - Aplicações e Referências

INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA

Aplicações:

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

DT30X - Aplicações e Referências

INDÚSTRIA DE BEBIDAS

Aplicações:

Cerveja, Refrigerantes, Vinhos, Café

Solúvel;

Malte, Tequila, etc.

Referências:

- Ambev

- Kaiser

- Schincariol

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Exemplo de Aplicação do DT301

Exemplo de Aplicação –

Cervejaria Kaiser

Exemplo de Aplicação –

Cervejaria Kaiser

Exemplo de Aplicação –

Cervejaria Schincariol

Exemplo de Aplicação –

Cervejaria Schincariol

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DT30X - Aplicações e Referências

INDÚSTRIA QUÍMICA

Aplicações: 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

DT30X - Aplicações e Referências

INDÚSTRIA DE CELULOSE E PAPEL

Aplicações:

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

DT30X – Klabin Igáras –

licor negro forte

DT30X – Klabin Igáras –

licor negro forte

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DT30X – International Paper –

licor verde

DT30X – International Paper –

licor verde

DT30X – Klabin Celucat –

licor verde

DT30X – Klabin Celucat –

licor verde

DT30X - Aplicações e Referências

INDÚSTRIA PETROQUÍMICA

Aplicações:

Água de Lavagem dos Gases,

Querosene;

Gasolina, Óleos Lubrificantes, Nível de

Interface Água/óleo, etc.

Referências:

- Petrobrás

- Petrom

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DT30X – Exemplo de Aplicação

Vaso Tratador de Óleo – Controle do Nível de Interface Água / Óleo Petrobrás - Estação de Campo Furado - São Miguel dos Campos – Alagoas.

DT30X – Exemplo de Aplicação

Estação de Medição Fiscal de Óleo – Mossoró - RN

DT30X – Exemplo de Aplicação

Estação de Medição Fiscal de Condensado de Gás Natural – Plataforma de Merluza

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DT30X - Aplicações e Referências

MINERAÇÃO

Aplicações:

Célula de Flotação de Lavagem,

Recuperação de Finos, Raspadores, Extração de Lama, Lixívia (mistura de ácido e pó de pedra), etc.

DT30X – Samarco – polpa de

minério

DT30X – Samarco – polpa de

minério

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.

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MEDIDOR DE DENSIDADE DT301 DT301 TECNOLOGIA SMAR. Uma Família Completa de Instrumentos de Campo MEDIÇÃO CONTÍNUA DENSIDADE. CTS Smar