Medição da variável Densidade e Concentração em Processos Industriais, através da tecnologia Mássico Coriólis para obter a referência de ° Brix.

Para a medição da densidade em processos industriais muitos métodos são disponíveis, baseados em diferentes tecnologias, tais como: medidores nucleares, refratômetros, medidores mássicos de efeito Coriolis, medição com diapasão vibrante, areômetros, análise de laboratório, etc. Utilizando o princípio do diferencial de pressão hidrostático, com uma sonda de imersão e dois sensores de pressão integrados em uma única unidade, o transmissor de densidade e concentração capacitivo mede de forma contínua e precisa a densidade e a concentração de líquidos.

Diversos processos industriais requerem medição contínua da densidade para operarem eficientemente e garantir qualidade e uniformidade ao produto final. Isto inclui usinas de açúcar e etanol, cervejarias, laticínios, indústrias químicas e petroquímicas, de papel e celulose de mineração, entre outras. A densidade é um dos melhores indicadores da composição de um produto, foi usada, por exemplo, por Archimedes (250 anos A.C.) para determinar que a coroa de ouro do rei Hiero não era pura.

DEFINIÇÃO: Grau Brix e Grau Plato: é a porcentagem em massa de sacarose presente em uma solução. Por exemplo: em uma solução a 30°Brix teremos 30g de sacarose em 100g de solução. Utilização: indústrias de açúcar e álcool, indústrias de sucos, refrigerantes, cervejaria, etc.

A partir da densidade de um determinado fluido em relação à temperatura de processo é possível conhecer o grau brix de referência de acordo com a tabela (densidade de soluções açucaradas).

Aplicação: Transmissor Mássico de Efeito Coriolis

Os medidores de vazão mássica baseados no efeito Coriolis medem normalmente possui 02 (duas saída de sinal 4-20mA, sendo uma para transmitir a vazão e outra para medir as densidade do fluido como um dos parâmetros para o cálculo da vazão mássica.

Estes medidores utilizam pares de tubos, normalmente em formato de “U” ou tipo reto, por onde circula o fluido de processo. Estes tubos são excitados magneticamente para uma freqüência de vibração. Quando vazios estes tubos têm uma determinada freqüência de vibração que é alterada quando há a circulação de fluido por eles. A relação entre a freqüência de vibração dos tubos com e sem fluido é proporcional à densidade.

Os transmissores de vazão mássica tipo Coriolis são instalados em linha na tubulação e conseqüentemente inadequados para medidas em tanques. São adequados somente para fluidos limpos e sem sólidos em suspensão, pois os tubos têm pequenos diâmetros e podem entupir/incrustar. Outra dificuldade é a intercambiabilidade, porque não há nenhuma norma para regulamentar as dimensões entre flanges. Um dos pontos fundamentais na analise e seleção do equipamento adequado é a relação da pressão de trabalho com a perda de carga gerada no equipamento pelo processo aplicado.

As dificuldades de Análise em laboratório

Apesar da exatidão conseguida na medição da densidade ou concentração em laboratório ser em geral muito boa, em muitos casos os valores obtidos não corresponde à realidade, pois as condições ambientais do processo não podem ser reproduzidas em laboratório, o que pode ocasionar erros na análise. Isso impacta diretamente na qualidade necessária do produto final.

Em processos que variam rapidamente (por exemplo, em alguns processos de fermentação), o tempo de demora na análise pode levar a tomar decisões errôneas porque o valor conseguido na análise carece de validade.

Algumas aplicações freqüentes são:

Usinas de açúcar e álcool:

• Grau Brix no mosto e no mel,
• Grau Brix no xarope dos evaporadores,
• Grau INPM na saída das colunas de destilação,
• Grau Baumé do leite de cal,
• Densidade do lodo no decantador,
• Nível de interface álcool/ ciclohexano.

Indústrias alimentícias:

• Concentrados de frutas,
• Cremes e leite condensado,
• Concentração de miscela em óleos vegetais.
• Diluição de amido,
• Méis, geléias, etc.

Indústrias de bebidas:

• Grau Plato em fermentadores de cerveja,
• Grau Plato em cozedores de cerveja,
• Grau alcoólico (INPM ou GL),
• Grau Brix em diluições de xaropes,
• Concentração de sucos,
• Densidade de derivados de leite,
• Grau Brix do café solúvel.

Indústrias químicas e petroquímicas:

• Densidade e concentração de ácidos,
• Densidade de soda cáustica,
• Densidade de cloreto de sódio,
• Densidade de leite de cal,
• Densidade de gasolina, querosene, óleo diesel, GLP,
• Nível de interface água/óleo.

Indústrias de celulose e papel:

• Concentração de hidróxido de potássio,
• Concentração de licores (licor negro, licor verde, etc.),
• Densidade de lama de cal,
• Concentração de soda cáustica,
• Diluição de amido,
• Diluição de celulose.

Mineração:

• Densidade da polpa de minério,
• Densidade da polpa na saída do espessador,
• Densidade na entrada e saída da célula de flotação,
• Densidade na saída das espirais de concentração,
• Densidade da extração de lama,
• Diluição de ácidos,
• Densidade da lama de cal.

Conclusão

Utilizando-se um transmissor de densidade para medir-se de forma contínua a densidade ou a concentração de processos industriais podem-se obter muitos benefícios, tais como: automatizar o processo diminuindo sua variabilidade, aumentar a produtividade, otimizar o processo reduzindo em alguns casos o uso de reagentes e de energia, eliminar ou diminuir drasticamente o custo de mão-de-obra relacionada a tomadas de amostras e análises de laboratório, eliminar perdas e leituras erradas relacionadas a tomadas de amostras, prover dados em tempo real para o sistema de gerenciamento e controle de processo, disponibilização máxima de dados para o controle estatístico do processo (melhora do controle de qualidade), aumento da confiabilidade do processo garantindo maior uniformidade e qualidade do produto final.

FONTE: Extraído do site Mecatrônica Atual – Automação Industrial de Processos e Manufatura:http://www.mecatronicaatual.com.br/secoes/leitura/681