BR112018015154B1 - Sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo, e, método para cálculo de uma estimativa de uma temperatura de fluido de processo dentro de um conduto de fluido de processo - Google Patents

Sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo, e, método para cálculo de uma estimativa de uma temperatura de fluido de processo dentro de um conduto de fluido de processo Download PDF

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Abstract

Um sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo inclui um primeiro sensor de temperatura disposto para medir uma temperatura externa de um conduto de fluido de processo. O sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo tem uma porção de haste que tem uma impedância térmica conhecida. Um segundo sensor de temperatura é espaçado do primeiro sensor de temperatura pela porção de haste. Um conjunto de circuitos de medição é acoplado ao primeiro e ao segundo sensores de temperatura. Um microprocessador é acoplado ao conjunto de circuitos de medição para receber informações de temperatura do conjunto de circuitos de medição e para prover uma estimativa de temperatura de fluido de processo dentro do conduto de fluido de processo com o uso de um cálculo de fluxo de calor.

Description

FUNDAMENTOS
[001] A indústria de processo emprega transmissores de variáveis de processo para monitorar variáveis de processo associadas a substâncias tais como sólidos, pastas fluidas, líquidos, vapores, e gases em usinas de processo químico, de polpa, de petróleo, farmacêutico, de alimentos e de outros fluidos. Variáveis de processo incluem pressão, temperatura, escoamento, nível, turbidez, densidade, concentração, composição química, e outras propriedades.
[002] Um transmissor de temperatura de fluido de processo provê uma saída relacionada a uma temperatura de fluido de processo. A saída de transmissor de temperatura pode ser comunicada através de um circuito de controle de processo a uma sala de controle, ou a saída pode ser comunicada a outro dispositivo de processo de modo que o processo possa ser monitorado e controlado.
[003] Tradicionalmente, os transmissores de temperatura de fluido de processo eram acoplados a ou empregavam poços termométricos que proviam um sensor de temperatura em comunicação térmica com um fluido de processo, mas, de resto, protegiam o sensor de temperatura contra contato direto com o fluido de processo. O poço termométrico é posicionado dentro do fluido de processo de modo a garantir contato térmico substancial entre o fluido de processo e o sensor de temperatura disposto dentro do poço termométrico. Poços termométricos são tipicamente projetados com o uso de estruturas de metal relativamente robustas de modo que o poço termométrico possa suportar inúmeros desafios providos pelo fluido de processo. Tais desafios podem incluir desafios físicos, tais como fluido de processo que atravessa o poço termométrico em uma taxa relativamente alta; desafios térmicos, tais como temperatura extremamente alta; desafios de pressão, tais como o fluido de processo sendo transportado ou armazenado em uma alta pressão; e desafios químicos, tais como aqueles providos por um fluido de processo cáustico. Além disso, poços termométricos podem ser difíceis de projetar em uma instalação de processo. Tais poços termométricos necessitam de uma intrusão de processo em que o poço termométrico é montado e se estende em um recipiente de processo tal como um tanque ou tubo. Essa intrusão de processo por si só precisa ser cuidadosamente projetada e controlada de modo que o fluido de processo não vaze do recipiente no ponto de intrusão.
[004] Há vários fatores que podem comprometer a integridade estrutural de um poço termométrico. Em alguns casos, nem todos os fatores são totalmente considerados e poços termométricos algumas vezes se envergaram ou mesmo se quebraram, fazendo assim com que a instalação de processo fosse desligada por um período de tempo significativo. Isso é altamente indesejável. Para algumas aplicações, um poço termométrico simplesmente não pode ser usado sem danos potenciais. Em tais aplicações, pode ser benéfico, ou mesmo necessário, usar um sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo não invasivo. Com um sistema desses, um sensor de grampo para tubo é usado para acoplar um sensor de temperatura a um recipiente de processo, tal como um tubo. Embora um cálculo de temperatura de fluido de processo não invasivo desses proveja o benefício de não necessitar de uma intrusão de processo, nem submeter um poço termométrico diretamente ao fluido de processo, há uma troca. Especificamente, um sistema para cálculo de temperatura não invasivo é tipicamente menos preciso em detectar a temperatura de fluido de processo do que um poço termométrico que se estende ao fluido de processo e mede a temperatura diretamente.
[005] A provisão de um sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo não invasivo que poderia refletir mais precisamente a temperatura do fluido de processo reduziria uma parte da troca necessária por usuários de tais sistemas e também proveria potencialmente cálculo de temperatura e controle de processo mais precisos em situações em que poços termométricos não eram desejados ou possíveis.
SUMÁRIO
[006] Um sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo inclui um primeiro sensor de temperatura disposto para medir uma temperatura externa de um conduto de fluido de processo. O sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo tem uma porção de haste que tem uma impedância térmica conhecida. Um segundo sensor de temperatura é espaçado do primeiro sensor de temperatura pela porção de haste. O conjunto de circuitos de medição é acoplado ao primeiro e ao segundo sensores de temperatura. Um microprocessador é acoplado ao conjunto de circuitos de medição para receber informações de temperatura do conjunto de circuitos de medição e para prover uma estimativa de temperatura de fluido de processo dentro do conduto de fluido de processo com o uso de um cálculo de fluxo de calor.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[007] A Figura 1 é um gráfico da temperatura de fluido de processo em contraposição à temperatura de grampo para tubo que ilustra erro associado a um sistema para cálculo de temperatura não invasivo.
[008] A Figura 2 é uma vista diagramática de um sistema para cálculo de temperatura não invasivo acoplado a um recipiente de fluido de processo de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[009] A Figura 3 é uma vista diagramática que ilustra escoamento de calor através de um sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo não invasivo de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0010] A Figura 4 é um diagrama em blocos de um sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo não invasivo de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0011] A Figura 5 é um fluxograma de um método de estimar temperatura de fluido de processo em um sistema de medição de temperatura não invasivo de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0012] As Figuras 6A e 6B são gráficos que ilustram erro de temperatura e compensação corrigido, respectivamente, de um sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo não invasivo de acordo com uma modalidade da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0013] Conforme apresentado acima, selecionar um sistema para cálculo de temperatura não invasivo necessitava tradicionalmente de uma troca na precisão. A Figura 1 é um gráfico de temperatura de fluido de processo em contraposição à temperatura de grampo para tubo que ilustra erro de um sistema para cálculo de temperatura não invasivo à medida que a temperatura de fluido de processo muda. O eixo geométrico esquerdo do gráfico mostra tanto temperatura de fluido de processo quanto temperatura de grampo para tubo, enquanto o eixo geométrico direito mostra erro em graus Celsius. No tempo inicial, a temperatura de fluido de processo e a temperatura de grampo para tubo são, cada uma, a aproximadamente 25 graus Celsius e o erro é aproximadamente zero graus Celsius. À medida que a temperatura de fluido de processo aumenta, a temperatura de grampo para tubo também aumenta, mas em uma taxa menor. Adicionalmente, à medida que a temperatura de fluido de processo muda, o grampo para tubo também muda, mas não corresponde muito à temperatura de fluido de processo. Isso gera um erro que flutua entre aproximadamente 14 e 16 graus Celsius. Isso indica que a temperatura de grampo para tubo lê aproximadamente 14 a 16 graus abaixo da temperatura do fluido de processo.
[0014] A Figura 2 é uma vista diagramática de um sistema para cálculo de fluido de processo não invasivo de acordo com uma modalidade da presente invenção. O sistema 100 é ilustrado como acoplado ao recipiente de fluido de processo 102, que, no exemplo ilustrado, é um tubo ou conduto. Sendo assim, o sistema 100 inclui um grampo 104 que se prende ao redor da superfície externa do tubo 102. Embora a modalidade mostrada na Figura 2 empregue um prendedor rosqueado para prender o grampo 104 em torno do tubo 102, qualquer mecanismo de grampeamento adequado pode ser empregado. O grampo 104 inclui um sensor de temperatura (mostrado na Figura 3) que é colocado em contato térmico direto com a superfície de cobertura externa do tubo 102. Esse sensor de temperatura é eletricamente acoplado aos componentes eletrônicos dispostos dentro do alojamento 108 de modo que os componentes eletrônicos dentro do alojamento 108 possam medir a temperatura do tubo 102. O sistema 100 também inclui uma porção de haste 110 que acopla o grampo 104 ao alojamento 108. A porção de haste 110 conduz calor do grampo 104 ao alojamento 108. No entanto, o material selecionado para fabricar a haste 110; o comprimento da haste 110; e/ou a espessura do material que compreende a haste 110 podem ser projetados para prover uma impedância específica térmica da haste 110. Conforme apresentado no presente documento, a impedância térmica é definida como o grau ao qual uma estrutura, tal como a haste 110, resiste ao escoamento de calor. A impedância térmica pode ser vista de um modo geral como a recíproca da condutância térmica. Visto que alguns tubos de fluido de processo 102 podem ser providos em temperaturas relativamente altas, pode ser benéfico que a haste 110 tenha uma impedância térmica maior de modo a proteger os componentes eletrônicos dentro do alojamento 108 de tais temperaturas elevadas.
[0015] De acordo com algumas modalidades da presente invenção, um sensor de temperatura adicional é provido a uma determinada distância do tubo 102. Em uma modalidade, o sensor de temperatura adicional é disposto dentro do alojamento 108. No entanto, modalidades da presente invenção podem ser praticadas em que o sensor de temperatura adicional é provido dentro uma localização fixa dentro da porção de haste 110. Conforme apresentado em mais detalhes abaixo, a captação da temperatura de cobertura do tubo 102 e a temperatura espaçada do sensor de temperatura adicional pode prover uma indicação de escoamento de calor. Ademais, visto que efeitos ambientais, tais como sensação térmica e temperatura ambiente podem afetar o grau ao qual calor é removido da haste 110 à medida que ele flui através dela, pelo menos algumas modalidades da presente invenção incluem isolamento térmico conforme mostrado em linha tracejada na Figura 2. Esse isolamento térmico pode ser provido em torno do tubo 102 e grampo 104 conforme mostrado na referência numérica 112. Ademais, em uma modalidade, o isolamento de tubo térmico pode se estender a uma distância mínima em ambas as direções (a montante e a jusante) do grampo para tubo 104. Em uma modalidade, essa distância mínima é pelo menos 15,24 cm (seis polegadas). Adicionalmente, o isolamento térmico pode ser provido em torno da porção de haste 110 conforme ilustrado na referência numérica 114. Para modalidades que empregam isolamento 112 e/ou 114, o isolamento deve ter pelo menos 1,27 cm (V polegada) de espessura, e deve ser preferencialmente selecionado para reduzir ou eliminar potencialmente qualquer absorção térmica externa. Por exemplo, de modo ideal, a superfície externa do isolamento térmico seria branca ou reflexiva.
[0016] A Figura 3 é uma vista diagramática de um sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo não invasivo em que o escoamento de calor é modelado em termos de componentes elétricos. Especificamente, a temperatura do fluido de processo é ilustrada como nó 150 e é acoplada ao sensor de temperatura 152 por meio da impedância térmica do material de tubo (Rpipe) indicada de modo diagramático como resistor 154. Deve-se observar que a impedância térmica do material de tubo pode ser conhecida tanto em virtude do material do tubo por si só como a espessura da parede de tubo de modo que um parâmetro de impedância adequado poderia ser inserido no conjunto de circuitos dentro do alojamento 108. Por exemplo, um usuário que configura o sistema pode indicar que o tubo é construído de aço inoxidável e tem 1,27 cm (V polegada) de espessura. Então, dados de consulta adequados dentro da memória do sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo não invasivo identifica uma impedância térmica correspondente que combina o material selecionado e a espessura de parede. Ademais, modalidades podem ser praticadas onde o material de tubo é simplesmente selecionado e a impedância térmica pode ser calculada com base no material selecionado e a espessura de parede selecionada. Independente disso, modalidades da presente invenção geralmente impulsionam o conhecimento da impedância térmica do material de tubo. Além disso, em modalidades em que a impedância térmica do material de tubo não pode ser conhecida com antecedência, é também possível que uma operação de calibração pode ser provida em que uma temperatura de fluido de processo conhecida é provida ao sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo não invasivo e a impedância térmica é definida como um parâmetro de calibração.
[0017] Conforme indicado na Figura 3, o calor também pode fluir do sensor de temperatura 152 fora da parede lateral da porção de haste 110 ao ambiente ilustrado na referência numérica 156 e essa impedância térmica (R2) é indicada de modo diagramático na referência numérica 158. Conforme apresentado acima, a impedância térmica ao ambiente a partir do sensor de temperatura de cobertura 152 pode ser aumentada provendo-se um isolamento material, em algumas modalidades. O calor fluirá da superfície externa do tubo 102 através da porção de haste 110 ao alojamento 108 por meio de condução através de porção de haste 110. A impedância térmica da porção de haste 110 (Rsensor) é ilustrada de modo diagramático na referência numérica 160. Por fim, o calor também pode fluir do sensor de temperatura 162, acoplado a um bloco terminal dentro do alojamento 108, ao ambiente por meio de impedância térmica 164 (R1).
[0018] Quando o sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo não invasivo é conectado, em virtude do grampo para tubo 104, a um conduto de fluido de processo, tal como tubo 102, tanto a temperatura de cobertura do conduto de fluido de processo quanto a temperatura terminal de transmissor 162 podem ser medidas e usadas em um cálculo de fluxo de calor para inferir precisamente ou de outro modo se aproximar da temperatura de fluido de processo 150 dentro do conduto 102.
[0019] Quando a temperatura de fluido de processo muda, isso afetará tanto a leitura do sensor de temperatura 152 quanto a leitura do sensor de temperatura terminal 162 visto que há uma interconexão mecânica rígida entre eles (condução de calor através da porção de haste 110) com condutância térmica relativamente alta. O mesmo se aplica à temperatura ambiente. Quando a temperatura ambiente muda, isso causará impacto também em ambas essas medições, mas em uma extensão muito menor.
[0020] Para condições de mudança lenta, o cálculo de fluxo de calor de base pode ser simplificado em: Tcorrected = Tsensor + (Tsensor - Terminal) * (Rpipe / Rsensor).
[0021] Um conjunto de grampo não isolado ou condições de processo/ambiente de mudança rápida podem ser adicionalmente corrigidos ajustando-se dinamicamente o coeficiente Rsensor usando a taxa de mudança na temperatura terminal em contraposição à taxa de mudança na temperatura de cobertura de conduto. Se a temperatura de cobertura de conduto mudar rapidamente, correção adicional pode ser aplicada durante esse tempo de modo a minimizar as constantes de tempo. De modo similar, se a temperatura ambiente mudar rapidamente em relação à temperatura de cobertura de conduto, menos correção pode ser aplicada.
[0022] A Figura 4 é uma vista diagramática de uma medição de temperatura de fluido de processo não invasivo de acordo com uma modalidade da presente invenção. Conforme mostrado na Figura 4, o alojamento 108 contém o microprocessador 250, primeiro conversor A/D 252, segundo conversor A/D 254 e memória 256. O primeiro conversor A/D 252 e o segundo conversor A/D 254 são conversores analógico para digital. Embora o exemplo mostrado na Figura 4 empregue dois conversores analógico para digital distintos, modalidades da presente invenção podem ser praticadas com um único conversor analógico para digital e conjunto de circuitos de comutação adequada, tal como um multiplexador, para acoplar o único conversor analógico para digital a múltiplos sensores de temperatura.
[0023] O microprocessador 250 é acoplado ao primeiro sensor de temperatura 152 por meio do primeiro conversor analógico para digital 252. O primeiro conversor analógico para digital 252 é eletricamente acoplado a fios de sensor de temperatura 152 para converter os sinais elétricos analógicos de sensor de temperatura 152 a um sinal digital para o microprocessador 250. O sensor de temperatura 152 e/ou sensor de temperatura 162 pode ser qualquer dispositivo de captação de temperatura adequado ou componente que inclui um Dispositivo de Temperatura de Resistência (RTD), um termopar, termistor, ou qualquer outro dispositivo adequado que tem uma característica elétrica que varia com a temperatura. O segundo conversor analógico para digital 254 acopla o microprocessador 250 ao segundo sensor de temperatura 162. O segundo sensor de temperatura 162 também pode ser qualquer dispositivo de captação de temperatura adequado, mas, em uma modalidade, é o mesmo tipo de sensor de temperatura como o sensor de temperatura 152. O segundo conversor analógico para digital 254 é eletricamente acoplado aos fios do sensor de temperatura 162 e converte um sinal elétrico analógico do segundo sensor de temperatura 162 a um sinal digital para o microprocessador 250. Em conjunto, o primeiro conversor analógico para digital 252 e segundo conversor analógico para digital 254 compreendem o conjunto de circuitos de medição que acopla os sensores de temperatura ao microprocessador 250.
[0024] A memória 256 é um dispositivo de armazenamento de dados digital que é eletricamente acoplado ao microprocessador 250. A memória 256 contém dados, assim como parâmetros tais como informações de impedância térmica em relação ao material de tubo e a porção de haste. A impedância térmica da porção de haste será determinada durante a fabricação do sistema e, desse modo, pode ser inserida durante a fabricação. A impedância térmica do material de tubo pode ser selecionada durante o comissionamento do sistema, ou pode ser de outro modo empiricamente determinado durante uma calibração ou outro processo adequado. Independente disso, a memória 256 contém parâmetros que permitem que o microprocessador 250 estimem informações de temperatura de fluido de processo dos sinais obtidos dos sensores de temperatura 152 e 162.
[0025] Os parâmetros de parede de recipiente de processo, armazenados dentro da memória 256, pode incluir as características físicas da parede de recipiente de processo tais como Kw da parede de recipiente de processo assim como a espessura de parede de recipiente de processo. Os parâmetros de parede de recipiente de processo podem ser armazenados na memória 256 quando o conjunto de medição de temperatura é fabricado. No entanto, conforme apresentado acima, esses parâmetros podem ser determinados durante a configuração ou comissionamento do conjunto ou durante um processo de calibração.
[0026] De acordo com a Lei de Condução de Fourier, o fluxo de calor através de porção de haste 110 deve ser o mesmo que através da parede do recipiente de processo 102. Sob essa condição, a temperatura da superfície interna da parede de recipiente de processo (e também a temperatura de fluido de processo temperatura) pode ser determinada a partir do sinal obtido do sensor de temperatura 152 e do sinal obtido do sensor de temperatura terminal 162.
[0027] Na modalidade mostrada na Figura 4, o alojamento 108 também pode incluir a interface de comunicação 258. A interface de comunicação 258 provê comunicação entre o conjunto de medição de temperatura e o sistema de controle ou monitoramento 262. Quando equipado, o sistema de medição de temperatura também pode ser denominado como um transmissor de medição de temperatura e pode transmitir a temperatura do fluido de processo ao sistema de controle ou monitoramento 252. A comunicação entre o sistema de medição de temperatura e o sistema de controle ou monitoramento 262 pode se dar através de qualquer conexão sem fio ou com fio adequada. Por exemplo, a comunicação pode ser representada por uma corrente análoga através de um circuito bifilar que varia de 4 a 20mA. Alternativamente, a comunicação pode ser transmitida em forma digital através de um circuito bifilar com o uso do protocolo digital Via de Dados Endereçável por Transdutor Remoto (HART®), ou através de um barramento de comunicação com o uso de um protocolo digital tal como o FOUNDATIONTM Fieldbus. A interface de comunicação 258 pode incluir opcional ou alternativamente conjunto de circuitos de comunicação sem fio 264 para comunicação por transmissão sem fio com o uso de um protocolo de comunicação de processo sem fio tal como WirelessHART de acordo com IEC 62591. Ademais, a comunicação com sistema de controle ou monitoramento 262 pode ser direta ou através de uma rede de qualquer número de dispositivos intermediários, por exemplo, uma rede de malha sem fio (não mostrada).
[0028] A interface de comunicação 258 pode ajudar a gerenciar e controlar a comunicação ao sistema de medição de temperatura e a partir do mesmo. Por exemplo, o sistema de controle ou monitoramento 262 pode prover configuração do sistema de medição de temperatura, incluindo inserir ou selecionar qualquer número adequado de parâmetros em relação à impedância térmica da parede de recipiente de processo, etc.
[0029] O exemplo mostrado na Figura 4 também pode incluir interface de operador local 266. A interface de operador local 266 pode ser provida para exibir a temperatura estimada do fluido de processo, assim como a temperatura da superfície externa medida provida diretamente pelo sensor de temperatura 152. Adicionalmente, a interface de operador local pode prover uma indicação da temperatura terminal medida pelo sensor de temperatura 162. Ainda assim, a medição de temperatura ambiente também pode ser provida com o uso de um sensor de temperatura adicional e tal medição pode ser opcionalmente indicada pela interface de operador local 266. A interface de operador local 266 pode incluir qualquer número adequado de botões ou teclado numérico que permite que um usuário interaja com o sistema de medição de temperatura não invasivo. Tal interação pode incluir inserir ou selecionar o material do conduto de fluido de processo assim como a espessura da parede de conduto de fluido de processo.
[0030] A Figura 5 é um fluxograma de um método de inferir temperatura de fluido de processo de acordo com uma modalidade da presente invenção. O método 300 começa no bloco 302 em que uma temperatura externa de um conduto de fluido de processo é medida. Conforme apresentado acima, essa temperatura externa é preferencialmente medida com o uso de um sensor de temperatura posicionada diretamente com o diâmetro ou superfície externa do conduto de fluido de processo. Em seguida, no bloco 304, uma temperatura terminal dentro de um alojamento de um sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo não invasivo é medida. Embora as modalidades descritas no presente documento se refiram, em geral, à medição da temperatura de terminal de transmissor, modalidades da presente invenção pode ser praticada medindo-se a temperatura do alojamento por si só, ou qualquer outra estrutura adequada dentro do alojamento. Em seguida, no bloco 306, a temperatura de conduto externo medida e as temperaturas terminais medidas são providas a uma instalação de processamento, tal como um microprocessador 250 disposto dentro do alojamento 108, de modo que a temperatura do fluido de processo possa ser inferida com o uso de um cálculo de fluxo de calor básico, tal como aquele apresentado acima. Embora as modalidades descritas desse modo até agora tenham se focado, em geral, em um processador, tal como microprocessador 250, que provê um cálculo dentro do alojamento 108, é expressamente contemplado que modalidades descritas no presente documento também possam ser praticadas provendo-se as medições de temperatura bruta do sensor de temperatura de conduto externo e o sensor de temperatura terminal a uma instalação remota ou processador que pode estimar a temperatura de fluido de processo. Independente disso, o cálculo de fluxo de calor básico provê, em geral, uma estimativa da temperatura de fluido de processo com o uso dos valores do sensor de temperatura de conduto externa e do sensor de temperatura terminal. Conforme apresentado acima, ponderamento dinâmico 308 pode ser aplicado de acordo com algumas modalidades da presente invenção de modo que condições de mudança rápida possam ser dinamicamente ajustadas. Por exemplo, em uma modalidade, uma condição de temperatura de fluido de processo de mudança rápida pode ser adicionalmente corrigida ajustando-se dinamicamente a impedância térmica dos parâmetros de conjunto de sensor armazenados dentro da memória 256 pela taxa de mudança na medição de temperatura terminal em contraposição à taxa de mudança na medição de temperatura de cobertura (provida pelo sensor de temperatura 152). Se a medição de temperatura de cobertura mudar rapidamente, adicionalmente, correção pode ser aplicada durante o tempo de mudar rapidamente a temperatura de modo a minimizar o erro devido às constantes de tempo. De modo similar, se a temperatura ambiente mudar rapidamente em relação à temperatura de cobertura, menos correção pode ser aplicada.
[0031] Em seguida, no bloco 310, a temperatura de fluido de processo inferida é provida como uma saída pelo sistema de medição de temperatura de fluido de processo não invasivo. Essa saída pode ser provida como uma saída local por meio de uma interface de operador local, conforme indicado no bloco 312, e/ou a saída pode ser provida a um dispositivo remoto conforme indicado no bloco 314. Ademais, conforme indicado no bloco 316, a provisão da saída a um dispositivo de remoção pode se dar por meio um acoplamento de comunicação de processo com fio conforme indicado no bloco 316 e/ou a mesma pode ser provida sem fio conforme indicado no bloco 318.
[0032] As Figuras 6A e 6B são gráficos que ilustram resultados de estimativa de temperatura de fluido de processo não invasiva com o uso de cálculos de fluxo de calor de acordo com modalidades da presente invenção. Conforme mostrado na Figura 6A, a temperatura da superfície do tubooscila a uma extensão relativamente pequena durante um intervalo de tempo de aproximadamente 12:40 a 14:45 h. Nesse mesmo intervalo de tempo, a temperatura terminal oscila entre aproximadamente 27 graus Celsius e aproximadamente 33 graus Celsius. A temperatura de processo é ilustrada na referência numérica 400 e é rastreada em grande proximidade pela saída de temperatura 402 corrigida. O erro de compensação é diretamente indicado na Figura 6B. Conforme indicado, modalidades da presente invenção proveem um sistema para cálculo ou estimativa de temperatura de fluido de processo não invasivo que tem capacidade de refletir precisamente a temperatura do fluido de processo que flui dentro de um conduto de fluido de processo, tal como um tubo, sem exigir uma intrusão ao conduto de fluido de processo por si só. Consequentemente, o controle de processo pode ser aprimorado com o uso das técnicas de cálculo de temperatura baseadas em fluxo de calor descritas no presente documento.
[0033] Embora a presente invenção tenha sido descrita em referência às modalidades preferidas, indivíduos versados na técnica reconhecerão que mudanças podem ser feitas em forma e detalhe sem se afastar do espírito e escopo da invenção.

Claims (5)

1. Sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo, compreendendo: um alojamento (108); um sensor de temperatura de conduto (152) em contato direto com uma superfície de um conduto de fluido de processo (102), configurado para medir uma temperatura externa do conduto de fluido de processo (102); um sensor de temperatura de referência (162) espaçado do primeiro sensor de temperatura (152) e acoplado a um bloco terminal dentro do alojamento (108), configurado para fornecer uma medição de temperatura de referência; um conjunto de circuitos de medição acoplado ao sensor de temperatura de conduto (152) e ao sensor de temperatura de referência (162); e o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um microprocessador (250) disposto dentro do alojamento (108), configurado para obter a medição de temperatura de referência tendo uma relação térmica fixa em relação ao sensor de temperatura de conduto (152), a medição de temperatura de referência sendo diferente da temperatura externa medida do conduto de fluido de processo, o microprocessador (250) sendo acoplado ao conjunto de circuitos de medição para receber informações de temperatura do conjunto de circuitos de medição indicativas de um sinal do sensor de temperatura de conduto (152) e do sensor de temperatura de referência (162) e para calcular uma saída de temperatura de fluido de processo usando um cálculo de transferência de calor com uma diferença entre o sinal do sensor de temperatura de conduto (152) e o sinal do sensor de temperatura de referência (162).
2. Sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a relação térmica fixa em relação ao sensor (152) é uma impedância térmica.
3. Sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a impedância térmica é determinada como um parâmetro de calibração do sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo.
4. Método para cálculo de uma estimativa de uma temperatura de fluido de processo dentro de um conduto de fluido de processo (102), o método compreendendo: medir (302) uma temperatura de cobertura de uma superfície externa do conduto de fluido de processo (102) usando um sensor de temperatura de conduto (152); o método caracterizado pelo fato de que compreende ainda: obter (304) informações de temperatura de referência em relação a uma localização de um bloco terminal dentro de um alojamento (108) de um sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo usando um sensor de temperatura de referência (162); usar (306) uma equação de transferência de calor com a temperatura de cobertura e as informações de temperatura de referência para calcular transferência de calor; usar (308) a transferência de calor calculada em combinação com um parâmetro de impedância térmica relacionando fluxo de calor entre uma parede do conduto de fluido de processo (102) e a localização do bloco terminal dentro do alojamento (108) do sistema para cálculo de temperatura de fluido de processo para calcular a estimativa da temperatura do fluido de processo dentro do conduto de fluido de processo (102); e prover (310) a estimativa de temperatura calculada como uma saída.
5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de impedância térmica é determinado durante uma operação de calibração.
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