Método de teste padrão ASTM D5454-11 para teor de vapor d'água de combustíveis gasosos usando analisadores eletrônicos de umidade

O padrão “ASTM D5454-11 Método de teste padrão para conteúdo de vapor d'água de combustíveis gasosos usando analisadores eletrônicos de umidade” desenvolvido pela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) descreve um método de teste para determinar o conteúdo de vapor d'água de combustíveis gasosos usando analisadores eletrônicos de umidade. Esses analisadores normalmente usam células de detecção baseadas em sensores de pentóxido de fósforo, óxido de alumínio ou silício, células do tipo piezoelétrico e tecnologias baseadas em laser.

Para os fins desta norma, aplicam-se os seguintes termos e definições:

• A célula do tipo capacitância usa alumínio revestido com óxido de alumínio como parte do capacitor. O filme dielétrico de óxido de alumínio altera a capacitância do capacitor de acordo com o vapor de água presente. Ao contrário das células de pentóxido de fósforo, esse tipo não é linear em sua resposta. Se for usado silício em vez de alumínio, a célula de silício oferece melhor estabilidade e resposta muito rápida.
• A célula do tipo eletrolítico consiste em dois fios de eletrodos de metal nobre revestidos com pentóxido de fósforo. Uma tensão de polarização é aplicada aos eletrodos e o vapor de água reage quimicamente, produzindo uma corrente entre os eletrodos proporcional ao vapor de água presente.
• Célula do tipo piezoelétrico, o sensor consiste em um par de eletrodos que suportam um transdutor de cristal de quartzo. Quando a voltagem é aplicada ao sensor, ocorre uma oscilação muito estável. As superfícies do sensor são revestidas com um polímero higroscópico. À medida que a quantidade de umidade adsorvida no polímero muda, ocorre uma mudança proporcional na frequência de oscilação.
• A célula do tipo laser consiste em uma célula de amostra com uma cabeça óptica conectada a uma extremidade e um espelho conectado à outra extremidade. A cabeça óptica contém um laser NIR que emite luz em um comprimento de onda conhecido por ser absorvido por moléculas de água. Um detector sensível à luz de comprimento de onda NIR é montado próximo ao laser. A luz do laser passa pela extremidade mais distante e retorna ao detector no cabeçote óptico. Uma parte da luz emitida é absorvida, em proporção às moléculas de água presentes, à medida que a luz passa pela célula de amostra e retorna ao detector.
• O conteúdo de água é geralmente o ponto de orvalho à pressão atmosférica e é medido em graus F ou C ou libra/milhão de pés cúbicos padrão, é expresso em termos de . O último termo é usado neste método de teste porque é a unidade usual de leitura para analisadores eletrônicos. Uma libra por milhão de pés cúbicos padrão é equivalente a 21,1 ppm ou 16,1 mgm/m3 de vapor de água por volume. Os analisadores devem cobrir uma faixa de 0,1 a 50 libras por milhão de pés cúbicos padrão.
• O ponto de orvalho da água é a temperatura na qual a água líquida começa a condensar a partir do vapor de água existente (a uma pressão especificada). Gráficos de pontos de orvalho versus pressão e conteúdo de água estão incluídos no padrão “ASTM D1142-95 Método de teste padrão para conteúdo de vapor de água de combustíveis gasosos por medição da temperatura do ponto de orvalho”.

O teor de água no gás combustível é o fator mais importante que afeta a corrosão interna. Hidratos, uma combinação semissólida de hidrocarbonetos e água, se formam em condições favoráveis, causando sérios problemas operacionais. O valor calorífico do combustível diminui com a concentração de água. Por esse motivo, os níveis de concentração de água são frequentemente medidos em sistemas de gás natural. Uma especificação comum de tubulação é de 4 a 7 libras por milhão de pés cúbicos padrão. Este método de teste descreve a medição do conteúdo de vapor de água com instrumentação eletrônica de leitura direta.

O analisador de umidade é um dispositivo que determina o teor de umidade pelo método de perda na secagem e consiste em uma unidade de pesagem e aquecimento de halogênio. É adequado para controle de qualidade e necessidades de produção nas indústrias alimentícia, farmacêutica, química e outras.

Em geral, os contratos que regem o transporte de gás natural por gasoduto incluem especificações que limitam a concentração máxima permitida de vapor de água. O excesso de vapor de água pode causar condições corrosivas, danificando tubulações e equipamentos. Ele também pode condensar e congelar ou formar hidratos de metano e causar bloqueios. O teor de vapor de água também afeta o valor calorífico do gás natural e, portanto, afeta a qualidade do gás. Este método de teste permite determinar o teor de água do gás natural.

Se um gráfico aceitável mostrando a variação do conteúdo de vapor de água com as temperaturas de saturação ou do ponto de orvalho da água em uma faixa de pressão adequada estiver disponível para o gás em teste, o conteúdo de vapor de água pode ser calculado diretamente usando a temperatura do ponto de orvalho da água observada e a pressão na qual a determinação é feita.

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