Como Funciona
A ciência por trás da medição inline de água
Todos os instrumentos Zelentech são baseados na medição por capacitância — o mesmo princípio físico utilizado em instrumentos de laboratório, adaptado para uso contínuo inline em tubulações industriais e sistemas de processo. Esta página explica como funciona, por que a medição inline é melhor que a amostragem e como nossa abordagem se compara a tecnologias alternativas.
O Princípio de Medição
A água e o óleo possuem constantes dielétricas (permissividade) dramaticamente diferentes. O óleo puro tem uma constante dielétrica de aproximadamente 2, enquanto a água tem uma constante dielétrica de aproximadamente 80. Essa diferença de 40× torna a medição por capacitância um método excepcionalmente sensível para detectar água em óleo.
Um sensor Zelentech consiste em dois eletrodos que formam um capacitor, com o fluido de processo fluindo entre eles. À medida que o teor de água muda, a constante dielétrica da mistura de fluidos muda proporcionalmente, alterando a capacitância. A eletrônica do instrumento mede essa variação de capacitância com alta precisão e a converte em uma leitura de teor de água.
Algoritmos avançados de compensação de temperatura consideram a dependência da temperatura das constantes dielétricas tanto do óleo quanto da água, garantindo medição precisa em toda a faixa de operação.
Por Que Adicionar Monitoramento Inline
Contínuo
A medição inline fornece uma leitura a cada segundo — preenchendo as lacunas entre amostras programadas e capturando eventos transitórios como slugs de água, arraste de separador e falhas de selo no momento em que ocorrem.
Representativo
O sensor mede a corrente de processo real conforme ela flui através da tubulação. Sem válvula de amostragem, linha de amostra ou recipiente de amostra para introduzir erros ou alterar a distribuição água-óleo.
Reduz Erros de Manuseio
Amostras manuais estão sujeitas a contaminação de recipientes, mistura inadequada e sedimentação durante o transporte. Dados inline contínuos fornecem uma linha de base confiável que complementa a verificação periódica em laboratório.
Resposta em Tempo Real
Leituras em tempo real possibilitam controle em malha fechada, desvio automático em caso de alto teor de água e resposta imediata a alarmes — agindo sobre mudanças de processo entre os intervalos de amostragem programados.
Seguro
Reduz a necessidade de abrir válvulas, coletar amostras e transportar recipientes de fluidos perigosos em áreas classificadas. O instrumento certificado ATEX/IECEx monitora continuamente sem exposição do operador.
Custo-Benefício
Reduz a frequência e o custo de coleta manual de amostras, transporte e análise laboratorial — enquanto fornece muito mais pontos de dados por dia do que qualquer programa de amostragem.
Zelentech vs. Tecnologias Alternativas
Capacitância Zelentech
Como funciona: Mede a constante dielétrica da mistura óleo-água entre dois eletrodos.
Pontos fortes: Alta sensibilidade em toda a faixa. Mede água total (dissolvida + livre + emulsionada). Sem consumíveis, sem fontes radioativas, sem janelas ópticas. Funciona em todos os tipos de óleo.
Melhor para: Dutos de petróleo bruto, óleos industriais, óleos vegetais, glicol — qualquer líquido onde o teor de água necessita de monitoramento contínuo.
Micro-ondas / RF
Como funciona: Mede a absorção ou defasagem de micro-ondas através do fluido.
Pontos fortes: Bom para petróleo bruto de alta salinidade onde as leituras de capacitância podem ser afetadas por sais dissolvidos. Funciona bem com altos teores de água.
Limitações: Mais caro. Maior tamanho físico. Calibração mais complexa. Menos adequado para óleos industriais e aplicações de baixo teor de água.
Atividade de Água / Umidade Relativa
Como funciona: Mede a pressão de vapor de água em equilíbrio acima do óleo (atividade de água).
Pontos fortes: Bom para monitorar tendências de água dissolvida em óleos limpos de transformador e turbina em níveis muito baixos.
Limitações: Mede apenas água dissolvida. Não detecta água livre ou emulsionada — falha precisamente quando a contaminação é mais perigosa (acima do ponto de saturação). Reporta saturação relativa, não o teor real de água.
Infravermelho Próximo (NIR)
Como funciona: Emite luz NIR através do fluido e mede a absorção em comprimentos de onda específicos da água.
Pontos fortes: Muito preciso em condições de laboratório. Bom para fluidos limpos e transparentes.
Limitações: Janelas ópticas ficam contaminadas em petróleo bruto e correntes de processo sujas. Não é prático para uso inline na maioria das aplicações de campo. Primariamente uma tecnologia de laboratório.
Métodos de Referência — Laboratório & Campo
Titulação Karl Fischer
Como funciona: Reação química que consome a água de uma amostra, medida eletroquimicamente.
Pontos fortes: O método de referência definitivo para teor de água. Extremamente preciso. Utilizado para calibração e certificação.
Limitações: Método laboratorial em batelada — não é em tempo real, não é inline. Requer operadores treinados, reagentes consumíveis e 15 a 30 minutos por teste. Utilizado para validar, não substituir, instrumentos inline.
ASTM D4007 — BS&W por Centrífuga
Como funciona: Volumes iguais de petróleo bruto e tolueno saturado com água são misturados em um tubo de centrífuga cônico e girados em alta velocidade. A fase mais pesada de água e sedimentos se separa para o fundo cônico, onde o volume é lido diretamente na escala graduada.
Pontos fortes: Método amplamente utilizado em campo e laboratório para determinação de BS&W de petróleo bruto. Centrífugas portáteis permitem testes no local em cabeças de poço, parques de tanques e pontos de transferência de custódia. Resultados em 10 a 15 minutos. Simples e bem compreendido por operadores de campo.
Limitações: Requer amostra manual — não é contínuo. Os resultados dependem da qualidade da amostra, proporção do solvente e velocidade da centrífuga. Não detecta água dissolvida ou emulsões que resistem à separação. Resolução típica de 0,1% no melhor caso. Utilizado em conjunto com instrumentos inline, não como substituto.
Certificações para Áreas Classificadas
A maioria das aplicações de medição de água em óleo está em áreas classificadas onde gases ou vapores inflamáveis podem estar presentes. Os instrumentos Zelentech possuem certificações para áreas classificadas para implantação global — desde o IECEx internacional até esquemas regionais na Europa, Brasil e Oriente Médio.
Todos os certificados são baseados no conceito de proteção por invólucro à prova de explosão (Ex db) classificado para Grupo de Gás IIC (incluindo hidrogênio) e Classe de Temperatura T4 (≤135 °C de temperatura superficial), adequado para instalações em Zona 1 e Zona 2.
IECEx — Internacional
IECEx QPS 19.0007X Issue 2 — Ex db IIC T4 Gb
O esquema de certificação internacional reconhecido em mais de 30 países. O IECEx constitui a base técnica para a maioria dos esquemas nacionais, incluindo ATEX, INMETRO e ECAS. Um relatório de teste, aceito globalmente.
ATEX — União Europeia
CML 19ATEX1356X — Ex db IIC T4 Gb
Diretiva da UE 2014/34/EU para equipamentos utilizados em atmosferas explosivas. Obrigatório para todos os estados membros da UE e do EEE. Exame de tipo pela CML B.V. (Organismo Notificado 2776).
INMETRO — Brasil
LMP 24.0560X — Ex db IIC T4 Gb
Certificação nacional brasileira sob a Portaria INMETRO 115/2022. Obrigatória para equipamentos de áreas classificadas instalados no Brasil. Emitida pela LMP Certificações.
ECAS — Emirados Árabes Unidos
26-02-184073 / E26-02-192048 / NB0002
Esquema de Avaliação de Conformidade dos Emirados para equipamentos de áreas classificadas. Obrigatório para instalação no setor de óleo & gás dos EAU. Emitido pela SGS sob o Ministério da Indústria e Tecnologia Avançada.
cQPSus — América do Norte
LR1538-1 — Ex db IIC T4 Gb
Certificação QPS Evaluation Services para Canadá e Estados Unidos. Avaliado conforme CSA C22.2 No. 60079-0, -1 e UL 60079-0, -1. Baseado no relatório de teste IECEx, proporcionando acesso ao mercado em toda a América do Norte.
ISO 9001:2015 — Gestão da Qualidade
QS-17-1531
Sistema de gestão da qualidade certificado para projeto, fabricação e fornecimento de instrumentos de medição de fluidos. Certificação com acreditação SAC pela EQA IMS Certification.
Saídas de Comunicação
Os instrumentos Zelentech suportam os três protocolos de comunicação industrial mais comuns, permitindo integração com praticamente qualquer sistema DCS, SCADA, CLP ou computador de vazão:
Analógico 4–20mA
Saída analógica padrão industrial. A leitura de teor de água é mapeada linearmente na faixa de 4–20mA. Simples, confiável e compatível com todos os sistemas industriais. Alimentação pelo loop — não necessita fonte de alimentação externa.
HART
Protocolo Highway Addressable Remote Transducer sobreposto ao sinal 4–20mA. Permite configuração digital, diagnósticos e dados multivariáveis (teor de água + temperatura) nos mesmos dois fios.
Modbus RTU
Protocolo digital serial para conexão com CLPs e UTRs. Fornece teor de água, temperatura e dados de diagnóstico via RS-485. Suporta múltiplos instrumentos em um único barramento.
Dúvidas Sobre Nossa Tecnologia?
Nossa equipe de engenharia pode ajudá-lo a entender qual abordagem de medição é a mais adequada para sua aplicação.