Princípios de duas técnicas de medição diferentes para determinação de umidade
Antes de descrever as diversas medições de umidade, é importante definir o teor de umidade. O teor de umidade é geralmente expresso como uma porcentagem em peso do produto total (base úmida) ou do produto seco (base seca).
Teor de umidade de base úmida: M=100 x (peso úmido - peso seco) / peso úmido
Teor de umidade em base seca: M=100 x (peso úmido - peso seco) / peso seco
De acordo com a fórmula acima, o teor de humidade da base húmida não pode exceder 100 por cento. A umidade de base seca pode exceder 100% e é uma função não linear. O teor de umidade pode ser determinado por diversas técnicas. Estas podem ser divididas em duas categorias principais, métricas primárias e secundárias.
I. Técnicas dielétricas de radiofrequência
Este método depende de uma alta constante dielétrica da água em relação à maioria dos sólidos.
Uma série de técnicas foram desenvolvidas para determinar o dielétrico, incluindo RF, microondas e reflectometria no domínio do tempo. Para medir a constante dielétrica relativa de um material, o material precisa ser acoplado eletricamente a um circuito sensor. Isto pode ser feito colocando o material entre dois eletrodos paralelos, mas isso não facilita as aplicações on-line. Se o circuito de detecção operar em RF, é fácil propagar a energia de RF através do material e, assim, acoplá-la ao produto sem contato físico. Eletrodos de campo de franja plana fornecem uma estrutura de medição unilateral com menos impacto no processo.
O análogo elétrico de um produto sólido é um capacitor em paralelo com a condutividade de vazamento. Esses componentes são afetados pela umidade, mas a constante dielétrica é muito previsível, enquanto o fator de perda não. Os componentes combinados representam uma impedância complexa que pode ser facilmente medida, mas pode ser afetada por outras variáveis além da umidade.
Os verdadeiros medidores de umidade dielétricos são raros porque a maioria dos instrumentos de baixo custo não faz nenhuma tentativa de separar os componentes dielétricos e de perda. Os instrumentos de menor custo fazem pouca ou nenhuma tentativa de medir a impedância combinada com qualquer estabilidade e repetibilidade a longo prazo.
É uma medição penetrante e pode medir produtos não homogêneos.
Possui grande área de medição que proporciona uma umidade média geral mais representativa para o produto.
É relativamente barato em comparação com outras tecnologias em linha.
É muito confiável e robusto, sem peças móveis que se desgastem ou quebrem.
Uma variedade de sensores mecânicos são projetados para atender a uma ampla variedade de condições de processo e podem ser usados em ambientes de alta temperatura.
II. Tecnologia infravermelha
A tecnologia de refletância infravermelha próxima (NIR ou IR) é uma tecnologia amplamente utilizada para testes de umidade on-line. Grande parte de sua popularidade se deve à facilidade de uso.
Uma fonte de luz (geralmente uma lâmpada halógena de quartzo) é colimada e filtrada em um comprimento de onda específico. Um filtro montado em uma roda giratória corta a luz em uma série de pulsos de um comprimento de onda específico. O feixe de luz filtrado é direcionado para a superfície do produto a ser medido. Uma parte da luz é refletida de volta ao detector (geralmente sulfeto de chumbo). Um comprimento de onda específico de luz é absorvido pela água. Se o filtro for selecionado de forma que um comprimento de onda seja absorvido pela água (o feixe de amostra) e um comprimento de onda não seja afetado pela água (o feixe de referência), a razão de amplitude dos dois comprimentos de onda refletidos será proporcional à quantidade de água na água.
Fácil de aplicar. Normalmente montado 6 a 10 polegadas acima do produto. Variações moderadas na altura do produto têm pouco ou nenhum efeito na medição.
Uma pequena área de medição pontual combinada com uma moldura de digitalização fornece um perfil do produto.
Comprimentos de onda específicos podem ser selecionados para medir outras variáveis além da umidade.
