Técnicas de Medição
As técnicas de medição de tamanho de partícula se baseiam nos sistemas à laser ou na análise de imagens. Recentemente, esses instrumentos se tornaram capazer de medir online. Dentro de uma grande variedade de instrumentos que caracterizam partículas, as três mais importantes técnicas para quantificar a emulsão são:o Focused Beam Reflectance Measurement (FBRM), o Shadow Sizer e Phase-Doppler Anemometry (PDA).
Essas três diferentes técnicas são complementares e podem captar partículas de 0.5 microns até o intervalo de milímetros. Como o PDA permite medições de tamanho de partícula e velocidade ao mesmo tempo, ele pode ser usado também para estimar a dissipação da energia cinética turbulenta ao longo da seção cônica da válvula ciclônica. O uso de imagens tem a vantagem de poder captar não só o tamanho das partículas, mas também sua forma. Entretanto, requer baixa concentração de partículas de modo a evitar sobreposições de partículas e interpretações erradas dos contornos. A medição de distribuição de tamanho de corda fornecida pelo FBRM não possui limite de concentração, mas o resultado fornecido deve ser manipulado de modo a obter a distribuição de diâmetros.
Focused Beam Reflectance Measuremet (FBRM)
O princípio de funcionamento do Focused Beam Reflectance Measurement (FBRM)se baseia no retroespalhamento de uma luz de laser. A sonda do FBRM é composta de um feixe focado através de uma lente para produzir um ponto focal muito pequeno de alta intensidade na vizinhança da janela de safira da sonda.
A lente rotaciona a uma velocidade de 2m/s. Quando o feixe intercepta uma gota, a luz do laser é retroespalhada e recebida por um detector atrás das lentes. Como a velocidade de rotação e o tempo durante o retroespalhamento da luz são conhecidos, o comprimento característico pode ser determinado. A probabilidade do feixe interceptar qualquer parte da área projetada da partícula é igual, portanto um comprimento de corda é medido. Nenhuma suposição precisa ser feita sobre a forma da partícula. O resultado fornecido é a distribuição de tamanho de corda e precisa ser transformado em uma distribuição de tamanho de gota por uma relação apropriada.
Uma vantagem desta técnica é que ela pode medir emulsões com alta concentrações e também pode ser aplicada em altas pressões e temperaturas. O intervalo de tamanho de partícula que este instrumento consegue medir é desde 0.6 microns até 2mm. Além de ser um equipamento instrusivo, um dos principais problemas do FBRM é a constante necessidade de limpeza da janela da sonda. A sonda deve estar posiciada a 45o em relação ao escoamento para favorecer a limpeza da janela e para expor uma distribuição de partícula homogênea à sonda.
Phase Doppler Anemometer (PDA)
O princípio fundamento do PDA foi introduzido por Durst and Zarte (1975). Essa técnica é, na verdade, umas extensão do Laser Doppler Anemometry e requer somento o uso adicional de um fotodetector. Considerando a clássica configuração de dois feixes, a luz espalhada por uma partícula irá alcançar os dois fotodetectores, exatamente como uma medição no LDA. Quando a partícula cruza o volume de controle, os dois fotodetectores recebem uma rajada Doppler de mesma frequência, mas de fases diferentes. Considerando que todos os parâmetros geométricos dos componentes ópticos permanecem constantes, pode ser mostradp que existe uma relação funcional entre a diferença de fase observada entre as duas rajadas Doppler e o tamanho da partícula.
Abaixo temos uma imagem do equipamento montado pronto para medição:
A vantagem clara do PDA é ser um equipamento não intrusivo e poder medir partículas de 0.5 microns a 1mm. Como esta técnica pode fornecer medição simultânea de tamanho de partícula e velocidade local, ela é ideal para investigar a quebra de gota devido aos efeitos de turbulência. A desvantagem é que o uso desta técnica é recomendado somente para partículas esféricas e baixa concentração de partículas.
Shadow Sizer System
O Shadow Sizer system é uma técnica baseada na análise de imagens e consistem em uma câmera de alta velocidade e alta resolução e uma ilumição difusa do escoamento. As imagens devem ser captas adequadamente de modo a favorecer o contraste entre as gotas e o fundo da imagem. Em seguida, um algoritmo de detecção de contorno é utilizado para reconhecer as partículas e calcular o seu diâmtero.
