MEDI

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(No Transcript)
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IMPORTÂNCIA APLICAÇÕES DO CONTROLE DE UMIDADE
MEDIÇÃO DE UMIDADE
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QUALIDADE 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.

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QUALIDADE 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.

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APLICAÇÕES
Mais aplicações durante a exposição técnica ...
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DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIA
MEDIÇÃO DE UMIDADE
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DEFINIÇÕES 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.

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COMPOSIÇÃO 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

• Lei de Dalton

A pressão total de um gás é a soma das pressões
individuais de seus componentes
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PRESSÃO 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.

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FÓRMULA DE MAGNUS
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MEDICINA 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.

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UMIDADE RELATIVA

• Relação percentual entre a pressão de vapor e a
  pressão de saturação de vapor de água.

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UMIDADE 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.

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UMIDADE 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
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PONTO 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.

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PONTO 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
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PONTO 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.

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AR 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.

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UMIDADE 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

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OUTRAS GRANDEZAS

• Razão de umidade.

• Umidade específica.

• Fração molar.

• Atividade de água.

• Temperatura de bulbo úmido.

• Entalpia específica.

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AGRO-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.

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REQUISITOS DE MEDIDORES DE UMIDADE
MEDIÇÃO DE UMIDADE
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REQUISITOS CRÍTICOS
São críticos em medição de umidade os seguintes
requisitos

• Compatibilidade com o meio

• Faixa de operação (umidade e temperatura)

• Precisão

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COMPATIBILIDADE 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

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AGRO-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.

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FAIXA 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

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ALIMENTOS

• 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.

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PRECISÃO
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
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ALIMENTOS

• 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.

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MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE UMIDADE
MEDIÇÃO DE UMIDADE
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POR 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.

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AGRO-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.

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ESPELHO 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.

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ESPELHO RESFRIADO

• Método muito preciso, utilizado tipicamente em
  laboratório como referência de calibração.

• Pouco tolerante a poeira e outras contaminações.

• Equipamento não portátil.

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BULBO 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.

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BULBO SECO E BULBO ÚMIDO

• A Carta Psicrométrica permite o cálculo da
  umidade ambiente a partir destas 2 temperaturas.

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BULBO 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.

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CONTROLE 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.

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CONTROLE 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
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CONTROLE 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 .

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CONDUTIVIDADE 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.

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CONDUTIVIDADE 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.

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ABSORÇÃO 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).

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RF 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.

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INFRA-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.

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INFRA-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.

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LASER 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.

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COURO

• 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.

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SENSOR 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.

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SENSOR 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.

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CONSERVAÇÃO

• 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.

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SENSOR 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).

• Boa resistência química.

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SENSOR 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.

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SENSOR 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.

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SENSOR CAPACITIVO TIPO POLÍMERO

• Ampla faixa de temperatura -50 a 120C, podendo
  alguns modelos operar a 200C.

• Boa resistência química.

• Alguns modelos incorporam circuito eletrônico que
  condiciona o sinal do sensor.

• Modelos de maior qualidade apresentam excelente
  estabilidade e precisão.

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SECAGEM

• 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.

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AMOSTRAGEM 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.

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PADRÕES DE CALIBRAÇÃO DE HIGRÔMETROS
MEDIÇÃO DE UMIDADE
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PADRÕES 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.

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PADRÕES 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.

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PADRÕES 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.

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INFORMÁTICA 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.

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TABELA 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
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PRECISÃO

• 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.

65
PRECISÃO

• 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.

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PROCESSOS INDUSTRIAIS
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PRODUTOS NOVUSPARA MEDIÇÃO CONTROLE DE UMIDADE
MEDIÇÃO DE UMIDADE
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RHT-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

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RHT-RM

• Para aplicações em conforto ambiental. Saídas em
  tensão, corrente ou Modbus.

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DATA LOGGER PINGÜIM
Data logger portátil para temperatura e umidade
71
DATA 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.

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FIELD 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.

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INDICADORES CONTROLADORES

• Indicadores e controladores para umidade,
  temperatura e demais variáveis de processo.

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CONFIGURADOR TxConfig

• Configuração dos modelos com saída em corrente ou
  tensão.

• Comunicação RS232.

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CONFIGURADOR DigiConfig

• Configuração dos modelos com comunicação Modbus

76
FIM
OBRIGADO !