Medidores de
Vazão
Um medidor de vazão é um
instrumento usado para medir a taxa de vazão, linear ou não linear, da massa ou
do volume de um líquido ou um gás. Ao escolher um medidor de vazão, devem ser
considerados fatores intangíveis como a familiarização dos trabalhadores e sua
experiência com calibração e manutenção, a disponibilidade de peças de
reposição e o intervalo médio do histórico das falhas, entre outros, na unidade
específica. Também é recomendável que o custo da instalação seja computado
apenas depois que estes passos sejam seguidos.
Um dos erros mais comuns na
medição de vazão é em vez de escolher um sensor que capaz de operar
adequadamente, tenta-se justificar o uso de um dispositivo mais barato. Estas
aquisições "baratas" podem acabar custando muito mais caro. Esta
página irá ajudá-lo a entender melhor sobre medidores de fluxo, mas você também
pode falar com nossos engenheiros de aplicação a qualquer momento se você tiver
quaisquer dúvidas.
Características do Fluido e da Vazão
Nesta parte da tabela é
informado o nome do fluido, pressão, temperatura, queda de pressão admissível,
densidade (ou peso específico), condutividade, viscosidade (Fluido Newtoniano
ou não?) e a pressão de vapor na temperatura máxima de operação, juntamente com
a indicação de como essas propriedades podem variar ou interagir. Além disso,
devem ser fornecidas todas as informações de segurança e toxicidade junto com
os dados detalhados sobre a composição do fluido, presença de bolhas, sólidos
(abrasivos ou suaves, tamanho das partículas, fibras), a tendência para
revestir e qualidades de transmissão de luz (opacas, translúcidas ou
transparentes?)
Intervalos de Temperatura e Pressão
As pressões mínimas e máximas
esperadas e os valores das temperaturas devem ser fornecidos junto com os
valores normais de operação para a escolha de um medidor de vazão. Os seguintes
fatos também devem ser esclarecidos: se a vazão pode retroceder, se esta sempre
enche ou não a tubulação, se uma vazão lenta pode ocorrer
(ar-sólidos-líquidos), qual é a possibilidade de arejamento ou de pulsação, se
podem ocorrer mudanças repentinas de temperatura ou se serão necessários
cuidados especiais durante a limpeza e a manutenção.
Tubulações e Área de Instalação
Com relação aos tubos e a área
onde dever ser localizados os medidores de vazão, deve-se considerar: Com
respeito aos tubos, sua direção (evitar vazão para baixo em aplicações
líquidas), tamanho, material, horário, taxa de pressão de flanges,
acessibilidade, giro acima ou abaixo do fluxo, válvulas, reguladores e distâncias
disponíveis para a condução em tubos retos. O engenheiro especializado deve
estar ciente de vibrações ou campos magnéticos que podem estar presentes na
área, se força elétrica ou pneumática está disponível, se a área é classificada
como perigosa para riscos de explosão, ou mesmo, se existem outras exigências
especiais, tais como a conformidade com as regulamentações sanitárias ou de
limpeza no local (CIP).
As Taxas de Fluxo e a Precisão
O próximo passo é determinar o
intervalo de medida necessário, identificando os fluxos mínimos e máximos (de
massa ou de volume) que serão medidos. No próximo passo, a precisão da medição
do fluxo necessário é determinada. Normalmente, a exatidão é especificada em
porcentagem da leitura real (LR), em porcentagem do intervalo calibrado (IC),
ou em porcentagem de unidades de fundo de escala. Os requisitos de precisão
devem ser classificados separadamente como fluxos mínimos, normais e máximos.
Se estes requisitos não forem conhecidos, o desempenho do seu medidor de vazão
pode não ser aceitável ao longo de todo o seu intervalo
Em aplicações onde os produtos
são vendidos ou comprados com base em uma leitura de medidores, a precisdão
absoluta é fundamental. Em outras aplicações, a repetibilidade pode ser mais
importante do que precisão absoluta. Portanto, é recomendável estabelecer,
separadamente, os requisitos de precisdão e de repetibilidade para cada
aplicativo e incluir ambos nas especificações.
Quando a precisão de um medidor
de vazão é estabelecida em IC % ou % de unidades de fundo de escala (FE), seu
erro absoluto vai aumentar conforme a taxa de vazão medida cai. Caso o erro do
medidor seja estabelecido em % LR, o erro em termos absolutos permanece o
mesmo, seja em fluxos altos ou baixos. Como o fundo de escala é sempre uma
quantidade maior do que o intervalo calibrado (IC), um sensor com um desempenho
de % de FE sempre apresentará um erro maior do que um sensor com a mesma
especificação de % de IC. Portanto, para que todas as ofertas sejam comparadas
em condições iguais, recomenda-se converter todas as declarações de erro
estabelecidas para as mesmas unidades % de LR.
Numa especificação do medidor de
fluxo preparada adequadamente, todas as instruções de precisão são convertidas
em % de unidades de LR uniformes e estes requisitos de % de LR são
especificados separadamente para fluxos máximos, mínimos e normais. Todas as
especificações dos medidores de vazão e as ofertas deverão indicar claramente
tanto a exatidão como a repetibilidade da medição nos fluxos mínimos, normais e
máximos.
Precisão vs. Repetibilidade
Caso o desempenho aceitável de
medição seja obtido por duas categorias diferentes de medidor de fluxo e um
destes não possua partes móveis, selecione o medidor sem partes móveis. As
partes móveis podem causar problemas, não só por desgaste, lubrificação e
sensibilidade ao revestimento, mas porque as peças móveis necessitam de espaços
que, às vezes, provocam um "deslizamento" na vazão a ser medida.
Mesmo com medidores bem conservados e calibrados, esta vazão não mensurável
varia com as alterações na temperatura e na viscosidade do fluido. Mudanças de
temperatura também alteram as dimensões internas do medidor e exigem
compensação.
Além disso, se o mesmo
desempenho for obtido por um medidor de vazão completo e por um sensor de
ponto, é melhor usar o medidor de vazão. Como os sensores de ponto não
consideram a vazão total, eles somente leem com precisão quando estiverem
inseridos a uma profundidade onde a velocidade de vazão é a média do perfil de
velocidade que passa pelo tubo. Mesmo que este ponto seja determinado com
precisão no momento da calibração, ele provavelmente não se manterá inalterado,
uma vez que os perfis de velocidade mudam de acordo com a viscosidade, a
temperatura e outros fatores.
Unidades Mássicas ou Volumétricas
Antes que um medidor de vazão
seja configurado, recomenda-se determinar se as informações de fluxo serão mais
úteis se apresentadas em unidades de massa ou volumétricas. Quando a vazão de
materiais compressíveis for medida, a vazão volumétrica não será muito
significativa, a menos que a densidade (e às vezes a viscosidade) sejam
constantes. Quando a velocidade (vazão volumétrica) de líquidos não
compressíveis for medida, a presença de bolhas suspensas provocará um erro;
portanto, o ar e o gás devem ser removidos antes que o líquido atinja o
medidor. Em outros sensores de velocidade, revestimentos de tubulação podem
causar problemas (ultrassônico), ou ainda, o medidor pode parar de funcionar se
o número de Reynolds for muito baixo (em medidores de vórtice de derramamento,
exige-se RD > 20.000).
Levando em conta estas
considerações, é melhor usar os medidores de vazão que são insensíveis às
variações de densidade, pressão e viscosidade e não são afetados pela alteração
do número de Reynolds. Há diversas calhas, pouco utilizadas na indústria
química, que podem medir a vazão em tubulações parcialmente cheias e podem
passar sólidos sedimentáveis ou flutuantes.
Tabela
Tipos
de Medidores de Vazão
O rotâmetro é
composto de um tubo cônico e uma boia. É o medidor de vazão de área variável
mais utilizado devido ao baixo custo, simplicidade, queda de pressão baixa,
relativamente ampla largura de faixa e saída linear.
Os medidores de
vazão tipo pistão usam um orifício anular formado por um pistão e um cone
afunilado. O pistão é fixado na base do cone (na posição "nenhum
fluxo") por uma mola calibrada. As escalas são baseadas em pesos
específicos de 0,84 para medidores a óleo e 1,0 para medidores a água. O modelo
simples e a facilidade com que podem ser equipados para transmitir sinais
elétricos fazem com que estes medidores sejam uma alternativa mais econômica do
que rotâmetros para o controle e a indicação da taxa de vazão.
Os medidores de
vazão térmicos operam com uma menor dependência da densidade, pressão ou
viscosidade do fluido. Este tipo de medidor usa um transdutor de pressão
diferencial, um sensor de temperatura, um elemento aquecido de sensoriamento e
princípios termodinâmicos de condução de calor para determinar a real taxa de
vazão de massa. Alguns destes medidores de vazão de massa possuem displays
integrais e saídas analógicas para o registro de dados. Aplicações comuns
incluem testes de vazamento e medições de baixa vazão em mililitros por minuto.
Os medidores de
vazão ultrassônicos são usados em aplicações sujas, como efluentes, outros
fluidos sujos e lamas, que provocam danos aos sensores convencionais. O
princípio básico da operação está no deslocamento da frequência (Efeito
Doppler) de um sinal ultrassônico quando é refletido por partículas em
suspensão ou por bolhas de gás (descontinuidades) em movimento.
Os medidores de
turbina alcançam exatidão de leitura de 0,5%. É um medidor muito preciso usado
para medir líquidos limpos e viscosos com até 100 centistokes. É necessário ter
um mínimo de 10 diâmetros de tubo reto na entrada. As saídas mais comuns são uma
onda senoidal ou uma frequência de onda quadrada, mas condicionadores de sinal
podem ser montados na parte superior para saídas analógicas e classificações à
prova de explosão. Os medidores possuem um rotor multi-lâminas montado
perpendicularmente ao fluxo e suspenso no fluxo de fluido em um rolamento de
funcionamento livre.
É um dos medidores
de vazão mais populares e com melhor relação custo-benefício para água ou
fluidos semelhantes. Dentre os modelos disponíveis, vários contêm encaixes de
vazão ou inserções. Estes medidores, assim como o medidor de turbina, requerem
um mínimo de 10 diâmetros de tubo reto na entrada e 5 na saída. A
compatibilidade química deve ser verificada quando outro fluido que não seja
água for utilizado. As saídas em onda senoidal e em pulso de onda quadrada são
comuns, mas os transmissores estão disponíveis para montagem integral ou
painel. O rotor do sensor da roda de pás é perpendicular à vazão e entra em
contato com apenas uma seção limitada e transversal do fluxo.
Estes medidores são
usados para aplicações de água onde tubos retos não estão disponíveis e
medidores de turbina ou sensores de rotor encontrariam muita turbulência. Os
medidores de deslocamento positivo são também utilizados para líquidos viscosos.
As principais
vantagens dos medidores de vórtice são a baixa sensibilidade às variações das
condições do processo e o baixo desgaste em relação aos medidores de orifícios ou
aos medidores de turbina. Além disso, os custos iniciais e de manutenção são
baixos. Por estas razões, eles foram ganhando uma maior aceitação entre os
usuários. Medidores de vórtice exigem dimensionamento. Entre em contato com o
nosso departamento de engenharia de vazão.
Os tubos de Pitot
oferecem as seguintes vantagens: facilidade, baixo custo de instalação, queda
de pressão permanente muito menor, baixa manutenção e boa resistência ao
desgaste. Os tubos de Pitot requerem dimensionamento. Entre em contato com o
departamento de engenharia de vazão.
Disponíveis em
linha ou em tipo inserção. Os medidores de vazão magnéticos não possuem partes
móveis e são ideais para aplicações de efluentes ou qualquer líquido sujo que
seja condutor. Os displays são integrais. Uma saída analógica também pode ser
usada para o monitoramento remoto ou registro de dados.
Vantagens da tecnologia magnética
Os medidores de
vazão magnéticos são frequentemente selecionados, pois não oferecem nenhuma
obstrução, são rentáveis para substâncias agressivas e suspensões de sólidos e
fornecem uma medição da vazão volumétrica altamente precisa. Uma gama de
materiais de revestimento, opções de eletrodo e tamanhos de linha acomodam uma
ampla variedade de aplicações de processo.
Além disso, os
medidores magnéticos oferecem outros benefícios, como a medição de fluidos
bidirecionais, são efetivos para taxas de vazão de alto e baixo volume e são
imunes a mudanças nas varáveis de processo.
Anemômetros de fio
quente são sondas sem partes móveis. O fluxo de ar pode ser medido em tubos e
dutos manualmente ou com estilo de montagem permanente. Anemômetros com hélices
também estão disponíveis. Anemômetros com hélices são geralmente maiores do que
um de fio quente, mas são mais reforçados e econômicos. Os modelos estão
disponíveis com medição de temperatura e de
umidade.
Medidor
de vazão FT2 – Gás termal
Este modelo mede duas variáveis de processo em um único
instrumento, ou seja, o medido de vazão para gás termal mede a vazão dos gases
sem a necessidade de compensação de temperatura e pressão em diversas unidades:
Nm³/h, Kg/h, entre outras.
Medidor
de vazão tipo rotâmetro
Possui uma leitura feita em unidade de volume ou massa por
tempo. Este medidor é adequado para medir a vazão de líquidos transparentes e
gases. Além disso, ele é extremamente resistente a líquidos corrosivos.
Medidor
Mássico
Este tipo de medidor determina em kg/h ou lb/minuto. Sua
precisão combina os efeitos de repetibilidade, linearidade e histerese.
Apresentação
sobre medidores de Vazão
Referencia:
Alunos: Mario Sergio Menegaz,
Thiago Nandi
