sexta-feira, 19 de outubro de 2018

Medidores de Vazão


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


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