SMAR - DT301_Características&Operação_R0

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CTS – © 1990 - 2007 Smar DT301 1 © 2007 Copyright Smar 
Transmissor Inteligente de 
Densidade / Concentração DT301 
CARACTERÍSTICAS & OPERAÇÃO 
CTS – © 1990 - 2007 Smar DT301 2 
Linha 301 
- Uma Família Completa de Instrumentos de Campo 
12.88
BRIX
12.88
BRIX
12.88
BRIX
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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 
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A medição da densidade de 
líquidos é necessária, entre outras, 
nas seguintes indústrias: 
• Usinas de Açucar e Álcool 
• Cervejarias, Sucos e Refrigerantes 
• Laticínios e Vinícolas 
• Indústria Química e Petroquímica 
• Indústria Alimentícia 
• Indústria de Papel e Celulose 
• Indústria de Fertilizantes e Mineração 
 
Densidade 
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DT301 
 O Transmissor Inteligente de Concentração/Densidade DT301 
(Touché) é um equipamento projetado e patenteado pela Smar, 
destinado à medição contínua, de concentração e densidade de 
líquidos diretamente nos processos industriais. 
 Sua tecnologia pioneira consiste de um sensor capacitivo de 
pressão diferencial acoplado a dois repetidores de pressão que 
estão mergulhados no processo. Um sensor de temperatura 
localizado entre os repetidores de pressão compensa a variação 
da temperatura do fluido de processo. 
 Um software por meio de um algorítimo dedicado, calcula a 
densidade do fluido. 
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Patentes 
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 DT301 - 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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DT301 - 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. 
 
 
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Comparação de características 
de métodos de medição 
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Sensor Capacitivo 
Sensor de Pressão de Capacitância Variável: 
 
- Tecnologia mais difundida mundialmente (testada e 
aprovada); 
 
- Excelente resposta em função da temperatura e efeito 
de pressão estática; 
 
- Excelente linearidade, repetibilidade e estabilidade. 
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Tubo Capilar 
Diafragma Sensor 
Vidro 
Fluido de Enchimento 
Diafragma de Processo 
Placa do Capacitor 
Sensor Capacitivo 
O sensor é a peça chave na Medição de Pressão 
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Sensor Capacitivo 
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Sensor Capacitivo 
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Sensor Capacitivo 
Tecnologia mais confiável e 
testada em termos de 
sensores
Sem oscilação mecânica
Sem campo magnético
PH PL
Metal
Vidro
Cerâmica
Diafragma - processo (Metal)
Diafragma - sensor (Metal)
Fluido de enchimento
Metalização e Capilares
Metal
Vidro
Cerâmica
Diafragma - processo (Metal)
Diafragma - sensor (Metal)
Fluido de enchimento
Metalização e Capilares
Capilaries CONSTRUÇÃO
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Princípio de Capacitância 
A A PressãoPressão DiferencialDiferencial (PH(PH--PL) PL) deslocadesloca o o DiafragmaDiafragma Sensor, Sensor, 
produzindoproduzindo umauma variavariaççãoão nana capacitânciacapacitância..
CH = capacitância medida entre a placa fixa do lado de PH e o diafragma sensor.
CL = capacitância medida entre a placa fixa do lado de PL e o diafragma sensor.
d = distância entre as placas fixas de CH e CL.
d = deflexão sofrida pelo diafragma sensor devido à aplicação da pressão diferencial
P = P1 - P2
PH
CH CL
PL
CH CLCH CL
PL
DiafragmaDiafragma
SensorSensor
d
 d
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Pressão Hidrostática 
Equação Básica 
 
P =  . g . h 
 
Onde : P = Pressão 
 ρ = Densidade do Fluido 
 g = Aceleração da Gravidade 
 h = Altura da Coluna de Líquido 
h
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DT301 - Método de Medição 
 
 
 
 h1
h2
h
 1
 2
Pressão hidrostática aplicada no 
transmissor: 
P1 = ρ . g . h1 
P2 = ρ . g . h2 
P1 - P2 = ρ . g . (h1 - h2) 
ΔP = ρ . g . h 
ρ = ΔP / g . h 
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DT301 - Método de Medição 
 
 
 
Pressão Hidrostática 
Aplicada para Nível 
Variável: 
P1 = ρ . g . (h1 +Δh) 
P2 = ρ . g . (h2 +Δh) 
P1 - P2 = ρ . g . [(h1 + Δh) 
 - (h2 + Δh)] 
ΔP = ρ . g . (h1 - h2) 
ΔP = ρ . g . h 
ρ = ΔP / g . h 
h 1 +  h
h
h 2 +  h
h
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DT301 - Método de Medição 
 
 
 
Pressão Hidrostática 
Aplicada em Tanque 
Pressurizado: 
P1 = (ρ . g . h1) + Pi 
P2 = (ρ . g . h2) + Pi 
P1 - P2 = ρ . g . (h1 - h2) 
 + (Pi - Pi) 
ΔP = ρ . g . (h1 - h2) 
ΔP = ρ . g . h 
ρ = ΔP / g . h 
 
h 
h 1 
P i 
h 2 
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DT301 - 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 
 : Coef. de dilatação do metal 
t med : Temperatura de medição de h 
 
 ρ(t) = 
( Δp +a . ( t zero - t ) ) 
g . h . ( 1 +  . (t - t med)) 
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DT301I 
Modelo Industrial 
 
Atende as 
especificações 
da norma 3A 
(FDA) 
 
DT301S 
Modelo Sanitário 
Modelos 
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DT301I – Modelo Industrial 
 O modelo industrial usa a conexão 
flangeada conforme norma ANSI B16.5 ou 
DIN 2526. 
 
Utilização: Para uso geral. 
 
 
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DT301I – Modelo Sanitário 
 O modelo sanitário usa a conexão 
tri-clamp, que permite uma colocação 
e retirada rápida e fácil do processo. 
 O acabamento da superfície 
molhada é feito de acordo com o 
padrão de rugosidade 32 Ra. 
 
 Utilização: 
 Esse modelo segue recomendação da 
norma 3A que é a norma sanitária 
mais largamente aceita nas indústrias 
alimentícia, farmacêutica e de 
bebidas. 
 
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Fluido de Enchimento 
 FLUIDO DE 
ENCHIMENTO 
VISCOSIDAD
E 
(cSt) à 25ºC 
DENSIDADE 
(g/cm³) à 25ºC 
COEFICIENTE DE 
EXPANSÃO TÉRMICA 
(1/ºC) 
APLICAÇÕES 
Silicone DC200/20 20 0,95 0,00107 Uso geral - Standard 
Silicone DC704 39 1,07 0,000799 
Uso geral (alta temperatura e 
vácuo) 
Syltherm 800 10 0,934 0,0009 
Uso geral (temperaturas 
extremas, positivas e 
negativas). 
Propileno Glicol 
Neobee M20 
(Aplicação Alimentícia) 
9,8 0,90 0,001 
Área alimentícia, de bebidas e 
farmacêutica. 
Glicerina e Água 
(Aplicação Alimentícia) 
12,5 1,13 0,00034 Área alimentícia 
 O fluido de enchimento deve ser selecionado considerando suas 
propriedades físicas para a pressão, para a temperatura extrema e pela 
compatibilidade química com o fluido de processo. Essa consideração é 
importante se, por exemplo, o fluido de enchimentoentrar em contato 
com o fluido de processo devido a um vazamento. 
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Montagem 
 Tanto para o DT301I como para o DT301S são possíveis dois tipos 
de montagem: 
 
 - Topo (DT301 tipo reto) - Lateral (DT301 tipo curvo) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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DT301 – 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 
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SENSOR 
PROCESS 
P1 
P2 
DT301- 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 
temperatura, o software calcula a 
concentração, que pode ser expressa em 
°Brix, °API, °Baumé, °Plato, °INPM, °GL, % de 
Sólidos, etc. 
 
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Diagrama de Blocos 
Eletrônico 
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Célula Montada na 
Carcaça 
• O sensor capacitivo do DT301, que fica externo ao processo, é 
protegido de fontes externas de calor por um invólucro metálico e por 
uma manta de poliuretano expandido que funciona como isolante 
térmico. Ainda assim, o transmissor deve ser instalado de forma a evitar 
ao máximo a exposição direta aos raios solares. 
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• Tabela de Pontos 
Este bloco relaciona a saída (4-20 mA) com a entrada 
(densidade aplicada) de acordo com uma tabela de 16 pontos. 
A saída é calculada através da interpolação destes pontos. 
Os pontos são determinados na função TABELA, em 
porcentagem de faixa (Xi) e em porcentagem de saída (Yi). 
Ela pode ser usada para converter, por exemplo, uma 
medição de nível em volume ou massa. Na medição de vazão 
ela pode ser usada para corrigir a variação do "Número de 
Reynolds". 
 
Características de 
software 
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DT301 – 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 
 
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Especificação do DT301 
Faixa Exatidão 
(g/cm3) (1) 
Temperatura 
(kg/m3) 
Estabilidade 
(12 meses) 
(kg/m3) 
P.Estática 
zero(/1bar) 
(kg/m3)(2) 
1 0.0004 0.003 0.021 0.001 
2 0.0007 0.013 0.083 0.004 
3 0.0016 0.041 0.521 0.007 
1.Inclui Linearidade, histerese, e repetibilidade 
2.Este pode ser eliminado ou muito reduzido, fazendo 
 o ajuste inferior na pressão de trabalho 
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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 
 
Teoria de Densidade 
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Grau Brix e Grau Plato 
 Definição: 
É a porcentagem em massa de sólidos (açúcares) solúveis 
presentes em uma solução (Sacarose e Maltose); 
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. 
Teoria de Densidade 
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 Definição: 
 É uma escala para densidade de soluções criada pelo 
químico francês Antoine Baumé (1728-1804). Ele usou água pura e 
soluções de cloreto de sódio para definir os pontos da escala e a 
relação entre grau Baumé(ºBé) e densidade (d) ficou: 
 
 Baumé = 144,3 – (144,3 / densidade relativa) 
 
 Utilização: Industrias Químicas, Petroquímicas, Papel e Celulose, 
etc. 
Teoria de Densidade 
Grau Baumé 
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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: Industrias de Bebidas, Destilarias de Álcool, etc. 
Teoria de Densidade 
CTS – © 1990 - 2007 Smar DT301 37 
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: Industrias de Bebidas, etc. 
 
Teoria de Densidade 
CTS – © 1990 - 2007 Smar DT301 38 
% de Sólidos 
 Equação Geral: 
 
 O transmissor de Concentração / Densidade DT301 
oferece recursos com o objetivo de relacionar grau Baume à 
porcentagem de sólidos. A equação geral para determinar a 
porcentagem de sólidos é: 
 
% Sol.=a0 + a1.Bé + a2.Bé
2 + a3.Bé
3 + a4.Bé
4 + a5.Bé
5 
Teoria de Densidade 
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Teoria de Densidade 
 
Para aplicações que exijam a utilização de outras relações entre 
medidas, utiliza-se o polinômio indicado: 
 
f(a,d,t) = a0 + a1d + a2d2 + a3d3 + a d4 + a5d5 + a6d t + a7 d2 t + 
a8... d3 t + a9 d t2 + a10 d t3 + a11 d2 t2 + a12d3 t3 + a13 t + ... 
a14 t2 + a15 t3 + a16 t4 + a17 t5 
 
• Essa função é mais abrangente, ou seja, tem ação sobre maior 
número de aplicações. Relaciona três grandezas, densidade, 
temperatura e concentração. 
% de Sólidos 
CTS – © 1990 - 2007 Smar DT301 40 
% de Sólidos - Exemplo 
DT301 - Bé % Sol. - Lab.
0 0
10.5 14.95
9.7 14
9.6 13.4
10.9 15.8
10.9 15.6
10.6 14.59
10.1 14.09
9.5 13.9
Licor Negro VCP
y = 1.422x
R2 = 0.9965
0
5
10
15
20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
DT301 - Bé
%
 S
o
l
CTS – © 1990 - 2007 Smar DT301 41 
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 DT301: 
h y 
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Configurador de bolso HART 
Computador pessoal - CONF401 
 
 
Opções de Configuração 
4_DT301_Configuração_Palm_R0.ppt
5_DT301_Configuração_CONF401_R0.ppt
CTS – © 1990 - 2007 Smar DT301 43 
Suporte Técnico 
Para dúvidas e esclarecimentos, favor contatar: 
techsupport@smar.com.br 
 
Visite-nos: 
www.smar.com.br 
www.smar.com/brasil2/treinamento/ 
www.smar.com 
www.smar.com/training