Teoria 8 da Humidity Academy - Espelho resfriado e tecnologia de óxido de alumínio

Humidity an important parameter to be measured and monitored with accurate measuring instruments.

Tecnologia do espelho resfriado

Como funciona

Um espelho resfriado ou higrômetro de condensação é uma tecnologia usada para medir diretamente o ponto de orvalho ou de congelamento de um gás. Se a temperatura de um espelho for reduzida exatamente até o valor que faz com que o orvalho apareça na superfície, o valor da temperatura do espelho é chamado de ponto de orvalho. Usando o exemplo anterior, o ponto de orvalho correspondente a uma condição de 50 %rh e 25 °C pode ser encontrado da seguinte forma:
Ps at 25°C = 3.17 kPa
p = 0,5 x 3,17 kPa = 1,585 kPa, correspondente a 50 %rh

Se houver equilíbrio entre o orvalho no espelho e o ambiente, segue-se que ps na temperatura do espelho resfriado deve ser igual à pressão de vapor p. Com base em uma interpolação simples dos valores das tabelas de vapor de saturação, descobrimos que um valor de ps de 1,585 kPa corresponde a uma temperatura de 13,8°C. Essa temperatura é o ponto de orvalho. Essa temperatura é o ponto de orvalho. O exemplo acima mostra que a conversão da umidade relativa em ponto de orvalho e vice-versa requer o uso de um termômetro e de tabelas de vapor de saturação. Quando o espelho está limpo e seco, a intensidade da luz refletida está em seu máximo.

A superfície do espelho esfria gradualmente até que ocorra a condensação e a formação de água ou gelo no espelho. Quando a água ou o gelo se forma, o sinal de luz muda e a mudança é registrada no receptor de luz. À medida que o sinal de luz muda, a temperatura exata do espelho é registrada como a temperatura do ponto de orvalho ou de congelamento.

Se for sabido que o condensado está na forma líquida, mesmo para temperaturas abaixo de zero, a temperatura medida será considerada o ponto de orvalho. Se o condensado for conhecido como gelo ou geada, a temperatura medida será considerada o ponto de congelamento.

Pros:

  • Incerteza muito baixa (tão baixa quanto +/- 0,1 Cdp com 95% de confiança, k = 2)
  • Ampla faixa de medição
  • Capaz de medir temperaturas de ponto de congelamento muito baixas (tão baixas quanto -95 °Cfp)
  • Cons:

  • Muito mais caro do que outras tecnologias
  • Requer treinamento para operação e manutenção
  • Alto nível de manutenção
  • Requer um ambiente limpo
  • Não é adequado para medição de processos
  • Tecnologia de óxido de alumínio

    Como funciona

    Um sensor de óxido de alumínio é um tipo de capacitor formado pela deposição de uma camada de óxido de alumínio poroso em um substrato condutor e, em seguida, o revestimento do óxido com uma fina película de ouro.

    A capacitância medida entre o núcleo de alumínio do sensor e o filme de ouro flutua conforme o conteúdo de vapor de água no ar muda. O número de moléculas de água absorvidas determina a impedância elétrica do capacitor, que é proporcional à pressão do vapor de água.

    Quando o sensor é exposto à umidade, o vapor de água é rapidamente transportado pela camada exposta (positiva) do eletrodo, onde as moléculas polares de água formam ligações fracas de hidrogênio nas superfícies de óxido. A absorção causa alterações na constante dielétrica e na resistividade das camadas de óxido.

    A medida da condutância do sensor é uma medida da carga de umidade no dielétrico de óxido de alumínio e é proporcional à concentração de umidade no gás de amostra.

    Os sensores de óxido de alumínio são bons para condições muito secas e limpas em que não é necessária uma medição rápida.

    Pros:

  • Tamanho pequeno do sensor
  • Adequado para uso em linha
  • Faixa de medição ampla
  • Bom para medir ambientes muito secos
  • (temperaturas de ponto de orvalho de -75 °C a -100 °C)
  • Cons:

  • Suscetível à contaminação, a condensação depositada no sensor pode causar uma mudança significativa na calibração
  • Tempos de resposta lentos (até 24 horas nos piores casos)
  • Tempos de estabilização longos
  • Exigem calibração frequente
  • Potencial de desvio significativo ao longo do tempo
  • Histerese considerável
  • Dica: Os sensores de óxido de alumínio medem a quantidade absoluta de vapor de água no gás. Os sensores capacitivos medem a umidade relativa no gás (a porcentagem de vapor de água presente em proporção à quantidade máxima de vapor de água possível em uma determinada temperatura).

    Saiba mais sobre umidade no vídeo a seguir: “Explained Relative Humidity Measurement” (Medição da umidade relativa explicada)



    Veja as postagens anteriores do blog:
    Teoria 1 - O que é umidade?
    Teoria 2 - Umidade relativa, pressão e temperatura
    Teoria 3 - Umidade e pressão de vapor
    Teoria 4 - Definições de umidade: Concentração de vapor
    Teoria 5 - Efeito da temperatura e da pressão em % rh
    Teoria 6 - Academia de umidade Teoria 6 - O sensor capacitivo
    Teoria 7 - Academia da Umidade Teoria 7 - A tecnologia de bulbo úmido/bulbo seco


    Atenção à parte 9 da Humidity Academy Theory.




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