Title: MEDI
1(No Transcript)
2IMPORTÂNCIA APLICAÇÕES DO CONTROLE DE UMIDADE
MEDIÇÃO DE UMIDADE
3QUALIDADE DO AR
- Cada um de nós inspira pelo menos
litros de ar por dia, e passamos a maior parte do
tempo em espaços fechados.
15.000
- A má qualidade do ar causa irritação da pele,
mucosas e órgãos respiratórios. Provoca também
dores de cabeça, fadiga e diversas doenças.
- A umidade ambiente tem papel importante na
qualidade do ar. O nível ideal de umidade é entre
40 e 60 UR.
4QUALIDADE DO AR
- Em alta umidade, aumenta a proliferação de
bactérias e o crescimento de fungos (mofo).
- Em baixa umidade, vírus vivem mais tempo e são
mais facilmente inalados com partículas de poeira.
- Em alta temperatura, nosso corpo sua para que a
evaporação reduza sua temperatura. Se a umidade é
alta, a evaporação é reduzida e o corpo gasta
mais energia, causando fadiga.
5APLICAÇÕES
Mais aplicações durante a exposição técnica ...
6DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIA
MEDIÇÃO DE UMIDADE
7DEFINIÇÕES DE UMIDADE
- UMIDADE (HUMIDITY) Expressa o conteúdo de vapor
de água em gases.
- UMIDADE (MOISTURE) Expressa a quantidade de água
em um sólido ou líquido que pode ser retirada sem
alterar suas propriedades químicas.
- PSICROMETRIA Trata das propriedades
termodinâmicas de gases úmidos.
8COMPOSIÇÃO DO AR
- O ar é uma mistura de vários gases
Componente Volume Peso
Nitrogênio 78 75
Oxigênio 21 23
Argônio 1 1
Dióxido de Carbono 0,03 0,04
Outros 0,02 0,01
A pressão total de um gás é a soma das pressões
individuais de seus componentes
9PRESSÃO DE VAPOR
- A água em estado gasoso é mais um componente do
ar, com uma determinada Pressão de Vapor de
Água relacionada à quantidade de água presente
no ar.
- A pressão de vapor de água tem um valor máximo
que depende da temperatura. Ar quente pode reter
mais água.
- A Pressão de Saturação de Vapor de Água define
a máxima quantidade de água que o ar a uma dada
temperatura pode conter.Acima desta ocorre
condensação.
10FÓRMULA DE MAGNUS
11MEDICINA E SAÚDE
- A eclosão de ovos de mosquito é facilitada em
ambientes de alta temperatura e umidade.
- Unidades de tratamento de queimados são mantidas
a 32C e 95 UR.
- A alta umidade agrava os sintomas da artrite.
12UMIDADE RELATIVA
- Relação percentual entre a pressão de vapor e a
pressão de saturação de vapor de água.
13UMIDADE RELATIVA
- Se em um sistema fechado a temperatura aumenta, a
umidade relativa diminui, devido ao aumento da
pressão de saturação de vapor.
- Se em um sistema fechado a pressão do ar aumenta,
a umidade relativa também aumenta, devido ao
aumento da pressão de vapor de água (Lei de
Dalton).
T? ? RH? P? ? RH?
- Em altas pressões os gases se comportam de forma
não ideal. Aplica-se um fator de correção à
pressão de saturação do vapor.
14UMIDADE RELATIVA
- Abaixo de 0,01C (ponto tríplice da água), o
estado estável é gelo. A pressão de saturação
sobre o gelo é menor que sobre a água
(evaporação mais difícil) .
- O cálculo da UR usualmente continua sendo baseado
na pressão de saturação de água.
- Como resultado, UR de 100 não é atingível para
temperaturas negativas.
T 0C -10C -20C -30C -40C
URmáx 100 91 83 76 70
15PONTO DE ORVALHO
- É a temperatura em que o ar se torna saturado de
água e esta começa a condensar.
- Na temperatura de orvalho, RH 100.
- Quanto menor a temperatura de orvalho, mais seco
está o ar.
- É uma medida de umidade absoluta, ou seja,
permanece constante em um sistema fechado mesmo
que ocorram variações de temperatura.
16PONTO DE ORVALHO
- O ponto de orvalho pode ser calculado a partir da
Umidade Relativa e Temperatura, usando a fórmula
de Magnus e de cálculo da RH
Psaturação
PVaporÁgua
17PONTO DE ORVALHO
- É utilizado na supervisão de sistemas em que a
condensação é um problema (exemplo tubulações
externas)
- É aplicado em medições de baixas umidades, por
sua melhor resolução nesta condição. Em
temperatura ambiente, uma variação de UR de 1
para 2 corresponde a uma variação de -36C para
-29C no ponto de orvalho
- Algumas áreas de aplicação tratamento térmico de
metais, secagem de plástico, ar comprimido.
18AR COMPRIMIDO
- Sistemas de ar comprimido devem produzi-lo seco,
sem óleo e sem partículas sólidas. Em algumas
aplicações o ar deve ter ponto de orvalho de
-70C, que equivale a umidade relativa de 0,02
em temperatura ambiente.
19UMIDADE ABSOLUTA
- Mede a massa de água em gramas contida em 1m3 de
ar úmido.
- Calculada a partir da Temperatura e da Pressão de
Vapor de Água
20OUTRAS GRANDEZAS
- Temperatura de bulbo úmido.
21AGRO-INDÚSTRIA
- Exportador de café aufere mais receita em
exportações para o Japão quando a carga é
monitorada por data logger de temperatura e
umidade.
- O grão de arroz deve ser estocado seco, com
umidade de 14 a 22, para manter baixa a
atividade de água, responsável pela proliferação
de fungos e bactérias, que pode causar até mesmo
incêndios.
22REQUISITOS DE MEDIDORES DE UMIDADE
MEDIÇÃO DE UMIDADE
23REQUISITOS CRÍTICOS
São críticos em medição de umidade os seguintes
requisitos
- Compatibilidade com o meio
- Faixa de operação (umidade e temperatura)
24COMPATIBILIDADE COM MEIO
Os sensores de umidade não podem ser totalmente
encapsulados. A parte ativa do sensor deve estar
em contato com o meio. Principais problemas
- Contaminação químicaFontes típicas de problemas
Amônia, Acetona, Etanol
- Tolerância à condensaçãoAlguns sensores de
umidade não podem ser molhados (?!?)
- Limites de pressãoSeleção do sensor e sua forma
de montagem
25AGRO-INDÚSTRIA
- Incubação em aviários tem sua condição ideal a
37C e 60 UR. Em baixa umidade os pintos nascem
mutilados por não conseguir se desprender do ovo.
- Os vapores de Amônia derivados dos excrementos de
aves são altamente prejudiciais aos circuitos
eletrônicos, e poucos sensores resistem neste
ambiente.
26FAIXA DE OPERAÇÃO
- Limites de temperatura e umidadeExtremos
típicos -40 a 120C, 0 a 100RH
- Limites combinados de temperatura x umidadeNem
sempre todas as combinações extremas são
permitidas
- Limites de pressãoSeleção do sensor e sua forma
de montagem
27ALIMENTOS
- O processo de cozimento de pães e biscoitos
requer controle da temperatura e umidade para
garantir a qualidade. A alta temperatura (300C)
impõe dificuldades na medição.
28PRECISÃO
Cuidado com informações incompletas. Geralmente é
dado apenas um número para a precisão, o que não
é o suficiente. Medidores de umidade têm várias
fontes de imprecisão significativas
- Precisão diferente para diferentes valores de
umidade
- Erro por variação da temperatura do sensor
- Erro por variação da temperatura da eletrônica
Além de erros menores por histerese e
repetibilidade
Erros de 2 em um ponto e 5 em uma faixa ampla
de operação é muito bom para UR
29ALIMENTOS
- Sal deve ser conservado em umidade abaixo de 75.
- Açúcar deve ser conservado em umidade abaixo de
65. Açúcar refinado para exportação deve ter no
máximo 0,04 de umidade.
- O chocolate quando exposto a umidade não
controlada muda de sabor e memo ao retornar ao
ambiente seco tem sua aparência alterada, ficando
com manchas brancas.
30MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE UMIDADE
MEDIÇÃO DE UMIDADE
31POR SECAGEM
- Umidade determinada pela diferença de peso antes
e após a secagem.
- Resultado depende da temperatura escolhida, pois
níveis diferentes de energia térmica são
necessários para liberar a água de suas
diferentes ligações com a amostra.
- Secagem termina quando o peso da amostra deixa de
variar ou se sua temperatura se eleva subitamente
(fim da evaporação).
- Útil como método de comparação entre amostras de
um mesmo produto.
32AGRO-INDÚSTRIA
- Produção leiteira depende fortemente do
micro-clima em qua as vacas repousam,
especialmente da temperatura e umidade.
- Gado de corte no Japão é confinado em ambiente
climatizado com música, comem cevada e recebem
massagem.
33ESPELHO RESFRIADO
- Uma superfície espelhada exposta ao gás a ser
medido é resfriada até que ocorra condensação.
- Um sistema ótico detecta a condensação e regula a
intensidade do resfriamento para manter fina a
camada de condensação.
- Um sensor mede a temperatura do espelho nesta
condição, que corresponde à temperatura de
orvalho da amostra.
34ESPELHO RESFRIADO
- Método muito preciso, utilizado tipicamente em
laboratório como referência de calibração.
- Pouco tolerante a poeira e outras contaminações.
- Equipamento não portátil.
35BULBO SECO E BULBO ÚMIDO
- A água evapora mesmo à temperatura ambiente. A
energia necessária à evaporação vem da própria
água, que conseqüentemente esfria.
- Se um termômetro mede a temperatura em um tecido
molhado submetido a uma corrente de ar, sua
leitura será inferior à temperatura ambiente e se
denomina Temperatura de Bulbo Úmido.
- Um segundo termômetro mede a temperatura do ar,
denominada Temperatura de Bulbo Seco.
36BULBO SECO E BULBO ÚMIDO
- A Carta Psicrométrica permite o cálculo da
umidade ambiente a partir destas 2 temperaturas.
37BULBO SECO E BULBO ÚMIDO
Medida pouco precisa
- Em baixa umidade, a diferença entre as
temperaturas chega a 15C, causando demora na
estabilização.
- Erro de 0,5C na leitura da temperatura do bulbo
úmido pode resultar em erro de 10 na umidade
relativa.
- Forte dependência da calibração dos termômetros.
- Pouco prático Requer circulação de ar e
reposição da água que mantém o bulbo úmido.
38CONTROLE DE ELETRICIDADE ESTÁTICA
- Descargas eletrostáticas são prejudiciais para
componentes eletrônicos e perigosas em áreas
industriais com risco de explosão.
- O ar úmido contribui na dissipação de cargas
eletrostáticas pelo aumento da condutividade de
superfícies devido ao acúmulo de umidade.
- Umidade entre 40 e 60 é adequada tanto para
reduzir o efeito das descargas eletrostáticas
quanto prevenir corrosão.
39CONTROLE DE ELETRICIDADE ESTÁTICA
ATIVIDADE TENSÃO ARMAZENADA TENSÃO ARMAZENADA
ATIVIDADE 20 UR 80 UR
CAMINHAR EM PISO DE VINIL 12kV 250V
CAMINHAR EM CARPETE 35kV 1,5kV
LEVANTAR DE ALMOFADA 18kV 1,5kV
PEGAR UM SACO DE POLIETILENO 20kV 600V
40CONTROLE DE ELETRICIDADE ESTÁTICA
- Na produção de micro-fibras sintéticas a umidade
baixa demais facilita a geração de eletricidade
estática que, por sua vez provoca incêndios .
41CONDUTIVIDADE TÉRMICA
- Composto por 2 termistores. Um é selado em uma
atmosfera de Nitrogênio seco e o outro exposto ao
ar.
- A mesma corrente circula por ambos os
termistores, elevando sua temperatura para a
faixa de 200C.
- O termistor exposto ao ar úmido fica mais frio
pela maior condutividade térmica da água.
- A diferença entre as resistências dos 2
termistores é proporcional à Umidade Absoluta.
42CONDUTIVIDADE TÉRMICA
- Aplicado em altas temperaturas (300C).
- Boa resistência a atmosferas agressivas.
- Apresenta erros se o gás em medição tem
propriedades térmicas diferentes do Nitrogênio.
- Apresenta erro quando ocorre variação da
temperatura.
43ABSORÇÃO DE LYMAN-ALFA
- Baseado na geração de radiação ultra-violeta e
absorção desta pelo vapor de água presente no
espaço entre o emissor e o receptor.
- Aplicado principalmente em climatologia e
aviônica.
- Tempo de resposta pequeno (ms).
44RF E MICROONDAS
- Aplicado na medição de quantidade de água em
sólidos não condutivos.
- Baseado na variação de absorção da energia
eletromagnética (50 a 1300MHz) causada pela
grande diferença entre a constante dielétrica da
água e de materiais secos.
- Permite a detecção de baixíssimas concentrações
de água (lt50ppm).
- Amostra do material deve ser condicionada e
inserida em uma câmara com eletrodos.
45INFRA-VERMELHO (NIR)
NIR Near Infrared
- A água absorve a luz de determinados comprimentos
de onda próximas ao infravermelho (1450, 1950 e
3000nm).
- Luz em vários comprimentos de onda é emitida, e
dois receptores medem a luz refletida pelo
material em análise (sólido).
- Um receptor mede em comprimento de onda não
absorvido pela água e o outro em comprimento de
onda absorvido pela água.
46INFRA-VERMELHO (NIR)
- O conteúdo de água do material é calculado a
partir destas 2 medidas.
- Permite medição On-Line de umidade em uma
esteira transportadora de grãos, pó ou folhas.
47LASER TDL
- Baseia-se em princípio semelhante ao NIR,
aplicado à medida de umidade em gases.
- Um diodo laser sintonizável (TDL) emite luz em
diferentes comprimentos de onda próximos a um
comprimento de onda absorvido pela água.
- Após atravessar a amostra gasosa, a luz é medida
por um detector, que calcula a quantidade de água
misturada no gás.
- Permite monitoração On-Line em dutos.
48COURO
- O excesso ou a falta de umidade no couro provocam
alterações na densidade, superfície,
flexibilidade e elasticidade.
- Ao ser armazenado nos curtumes, deve ser estocado
em locais em que a Umidade Relativa do Ar esteja
em torno de 60, com isso, a umidade do couro
ficará entre 16 e 17, nível aceito como ideal
para manter suas propriedades físicas estáveis e
prevenir o surgimento de fungos.
49SENSOR DE CLORETO DE LÍTIO
- Aplicado na medição direta do ponto de orvalho.
- Tecido impregnado com cloreto de lítio aquece por
circulação de corrente. A evaporação da umidade
causa aumento da resistência e conseqüente
redução do aquecimento e evaporação. Quando o
equilíbrio é atingido, a temperatura medida pelo
sensor corresponde à temperatura de orvalho.
- Resposta lenta, não opera para URlt12.
50SENSOR CAPACITIVO DE ÓXIDO DE ALUMÍNIO
- Aplicado na medição de umidade em gases e
hidrocarbonetos líquidos.
- Baseado na variação da capacitância causado pela
penetração de moléculas de água nos poros do
dielétrico formado por óxido de Alumínio.
- Insensível às grandes moléculas dos
hidrocarbonetos, permite a medição da quantidade
de água nestes líquidos.
51CONSERVAÇÃO
- Em museus, o ambiente ideal deve estar a 20C e
50UR.
- Negativos e Slides fotográficos têm a condição
ótima de conservação a 18C e 30 UR.
- Livros e documentos são melhor conservados a 18C
e 50 UR.
52SENSOR RESISTIVO
- Medem a variação de impedância de um sal ou
polímero condutivo. Excitação em corrente
alternada.
- Impedância medida reduz com o aumento da umidade
relativa (relação exponencial).
53SENSOR RESISTIVO
- Impedância do sensor sensível também a variações
na temperatura.
- Muitos modelos não toleram condensação, limitando
sua aplicação em alta umidade.
- Alto valor da impedância limita a aplicação em
baixas umidades.
- Aplicação freqüente em equipamentos de medição de
umidade relativa ambiente de baixo custo.
54SENSOR CAPACITIVO TIPO POLÍMERO
- Baseado na variação das propriedades dielétricas
de um polímero sólido em função da variação da
umidade relativa.
- Relação UR x Capacitância não é linear.
Capacitância cresce com o aumento da UR.
- Aplicados de 0 a 100UR e resistentes à
condensação.
55SENSOR CAPACITIVO TIPO POLÍMERO
- Ampla faixa de temperatura -50 a 120C, podendo
alguns modelos operar a 200C.
- Alguns modelos incorporam circuito eletrônico que
condiciona o sinal do sensor.
- Modelos de maior qualidade apresentam excelente
estabilidade e precisão.
56SECAGEM
- Fornos de secagem com monitoração da umidade
podem interromper o aquecimento automaticamente
quando a umidade desejada é atingida, reduzindo o
consumo de energia.
- O processo de secagem de tijolos e cerâmicas
exige sua exposição progressiva a níveis
decrescentes de umidade e crescentes de
temperatura, para garantir sua resistência,
aparência e dimensões.
- No processo de produção de plástico, secadores
precisam operar com ponto de orvalho de até -40C.
57AMOSTRAGEM DE GÁS EM MEDIÇÃO DE UMIDADE
- Aplicado quando o gás a ser medido é contaminado
e esta contaminação pode ser filtrada ou quando a
pressão e/ou temperatura estão fora da faixa
admitida pelo sensor.
- Se o ponto de orvalho da amostra é superior a
temperatura ambiente, linha de amostragem e
sensor de umidade devem ser aquecidos para evitar
condensação.
58PADRÕES DE CALIBRAÇÃO DE HIGRÔMETROS
MEDIÇÃO DE UMIDADE
59PADRÕES DE UMIDADE
- Podem ser sistemas de medição de umidade ou de
geração de atmosferas com umidade conhecida.
- PADRÕES PRIMÁRIOS Se baseiam em princípios
fundamentais Higrômetro Gravimétrico, Gerador de
2 pressões, Gerador de 2 temperaturas, Gerador de
2 vazões.
- PADRÕES DE TRANSFERÊNCIA Se baseiam em
princípios fundamentais, com menor precisão
Espelho resfriado, Psicrômetro.
60PADRÕES DE UMIDADE
- PADRÕES SECUNDÁRIOS Não se baseiam em princípios
fundamentais.Precisam ser calibrados a partir de
um padrão primário ou de transferência Sensor
resistivo, Óxido de Alumínio e principalmente
Capacitivos com Polímero dielétrico.
61PADRÕES DE UMIDADE
- SOLUÇÕES SALINAS Atmosfera com umidade relativa
conhecida é gerada no espaço com ar acima de uma
solução salina em água.
- Método simples e largamente empregado na
calibração de instrumentos de umidade, tanto em
laboratório como no campo.
- Tipicamente são utilizados duas soluções
diferentes para a calibração de um instrumento.
Uma de baixa e outra de alta umidade.
62INFORMÁTICA E LABORATÓRIOS
- Salas com computadores devem estar
preferencialmente a 23C e 50 UR.
- Laboratórios de metrologia dimensional exigem
tipicamente temperatura de 20C 0,3C e umidade
de 60 10UR.
63TABELA DE GREENSPAN
Temp (C) LiCl (UR) MgCl2 (UR) NaCl (UR) K2SO4 (UR)
0 - 33.7 0.3 75.5 0.3 98.8 1.1
5 - 33.6 0.3 75.7 0.3 98.5 0.9
10 - 33.5 0.2 75.7 0.2 98.2 0.8
15 - 33.3 0.2 75.6 0.2 97.9 0.6
20 11.3 0.3 33.1 0.2 75.5 0.1 97.6 0.5
25 11.3 0.3 32.8 0.2 75.3 0.1 97.3 0.5
30 11.3 0.2 32.4 0.1 75.1 0.1 97.0 0.4
35 11.3 0.2 32.1 0.1 74.9 0.1 96.7 0.4
40 11.2 0.2 31.6 0.1 74.7 0.1 96.4 0.4
45 11.2 0.2 31.1 0.1 74.5 0.2 96.1 0.4
50 11.1 0.2 30.5 0.1 74.4 0.2 95.8 0.5
64PRECISÃO
- Fabricantes usualmente indicam a precisão do
sensor ou instrumento de umidade a uma dada
temperatura (tipicamente 25C).
- A aferição em laboratório é tipicamente também
realizada em uma única temperatura.
- No processo, as condições de temperatura e
umidade muitas vezes se afastam da condição de
aferição, resultando em erros não previstos.
- A estabilidade da calibração ao longo do tempo
pode ser afetada pela atmosfera do sistema.
65PRECISÃO
- Padrões de transferência têm incertezas da ordem
de 1 de UR, e padrões secundários de 1,5 de UR.
- Todos estes fatores combinados resultam em
precisão final entre 2 e 5 para os medidores de
umidade de boa qualidade.
66PROCESSOS INDUSTRIAIS
67PRODUTOS NOVUSPARA MEDIÇÃO CONTROLE DE UMIDADE
MEDIÇÃO DE UMIDADE
68RHT-WM RHT-DM
- Para aplicações em parede ou duto. Saídas em
tensão, corrente ou Modbus.
- Sensor capacitivo de alta qualidade. Operação
de-40 a 120C, 0 a 100UR
69RHT-RM
- Para aplicações em conforto ambiental. Saídas em
tensão, corrente ou Modbus.
70DATA LOGGER PINGÜIM
Data logger portátil para temperatura e umidade
71DATA LOGGER PINGÜIM
- Interface de comunicação por infra-vermelho com
PC ou Palm. Alcance até 1m.
- Alojamento resistente à água. IP65.
- Faixa de aplicação -40 a 85C, 0 a 100UR.
72FIELD LOGGER WS10
- Data Logger para 8 canais com comunicação Modbus.
- Módulo de aquisição de dados com
Ethernet.Servidor HTML, Envio de e-mail, Data
Logger, Telemetria por Celular.
73INDICADORES CONTROLADORES
- Indicadores e controladores para umidade,
temperatura e demais variáveis de processo.
74CONFIGURADOR TxConfig
- Configuração dos modelos com saída em corrente ou
tensão.
75CONFIGURADOR DigiConfig
- Configuração dos modelos com comunicação Modbus
76FIM
OBRIGADO !