Trabalho Metrologia - UCS

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UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
METROLOGIA E INSTRUMENTAÇÃO
GIOVANNI FAORO
TÉCNICAS DE MEDIÇÃO DE VAZÃO
Caxias do Sul
2015
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GIOVANNI FAORO
TÉCNICAS DE MEDIÇÃO DE VAZÃO
Trabalho apresentado como requisito parcial da 
disciplina de Metrologia e Instrumentação na UCS.
Caxias do Sul
2015
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SUMÁRIO
INTRODUÇÃO	4
1 CLASSIFICAÇÃO DOS MEDIDORES DE VAZÃO	5
2 MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS	5
2.1 MEDIDORES DE VAZÃO DEPRIMOGÊNIOS E SUAS PRINCIPAIS APLICAÇÕES E CARACTERÍSTICAS	6
3 CONCLUSÃO	9
REFERÊNCIAS	10
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INTRODUÇÃO
A vazão é a terceira grandeza mais medida nos processos industriais. As aplicações são amplas, desde aplicações simples como a medição de vazão de água em estações de tratamento e residências, até medição de gases industriais e combustíveis, passando por medições mais complexas.
Segundo a revista Mecatrônica Atual, a escolha correta de um determinado instrumento para medição de vazão depende de vários fatores. Dentre estes, pode-se destacar: Exatidão desejada para a medição, tipo de fluido (líquido ou gás, limpo ou sujo, número de fases),condutividade elétrica, condições termodinâmicas (níveis de pressão e temperatura nos quais o medidor deve atuar), espaço físico disponível, custo, etc.
Os medidores de fluidos (líquidos, gases e vapores) são de grande importância em um processo, pois são usados para determinar as quantidades de produtos vendidos, comprados e transferidos entre fabricantes, transportadores e consumidores finais.
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1 CLASSIFICAÇÃO DOS MEDIDORES DE VAZÃO
	A classificação dos medidores de vazão pode ser feita de várias maneiras, as principais são: geradores de “delta P”, medidores lineares, volumétricos e em canais abertos. O grupo dos medidores deprimogênios (geradores de delta P), que corresponde às tecnologias mais antigas, é o mais usado na indústria.( Delmée,2003) 
2 MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS
	A medição de vazão por elementos primários deprimogênios, em particular por placas de orifício, apesar de ser a mais antiga é a mais utilizada em todo o mundo, por dar origem a medidores extremamente versáteis, empregáveis na maioria das aplicações industriais. As placas de orifício clássicas podem ser instaladas em tubulações de seção circular horizontais, verticais ou inclinadas. A teoria da medição de vazão por pressão diferencial é fundamentada em leis físicas conhecidas. As equações teóricas devem ser complementadas por coeficientes práticos, para que a vazão possa ser medida com precisão (DELMÉE, 2003).
2.1 MEDIDORES DE VAZÃO DEPRIMOGÊNIOS E SUAS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
Os medidores de vazão do tipo Bocal de Vazão, Tubo de Venturi, Cunha, Tubo de Pitot, Tubo de DALL, Placa de Orifício e Annubar, medem a vazão através da pressão diferencial que eles geram na própria tubulação onde estão instalados. Esta pressão diferencia medida por esses tipos de medidores é proporcional à vazão, portanto, esses medidores de vazão, também são chamados de, medidores deprimogênios e também de elementos primários de vazão. (Mecatrônica Atual, 2006).
Suas principais vantagens são: Apropriados Universalmente para aplicações industriais em líquidos limpos, gases e vapores, aplicação usual mesmo em processos industriais que possuam altas pressões e altas temperaturas (dentro de limites especificados por cada fabricante), facilidade de calibração em laboratório de pressão, sem partes móveis, baixo custo. (SENAI,1999)
As principais desvantagens são: Para medição de vazão de gases e vapores em condições de temperatura e pressão não constantes, necessita de compensação dessas variáveis para uma medição razoavelmente precisa, dependendo da aplicação sua instalação mecânica pode chegar num valor acima do custo do transmissor, perda de carga significativa que dependendo da pressão de escoamento do fluido, pode comprometer o deslocamento do mesmo, não é apropriado para aplicações sanitárias com alto rigor de exigência higiênica. (Mecatrônica Atual, 2006).
	Abaixo as descrições dos processos para execução da medição, e suas características.
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2.1.1 APLICAÇÕES DE MEDIDORES DE VAZÃO DO TIPO BOCAL DE VAZÃO
O perfil dos bocais de vazão permite sua aplicação em serviços onde o fluído é abrasivo e corrosivo. O perfil de entrada é projetado de forma à guiar a veia fluída até atingir a seção mais estrangulada do elemento de medição, seguindo uma curva elíptica ou pseudoelíptica. São frequentemente utilizados como elementos de medição para o ar, gás e de vapor com alta velocidade, em aplicações industriais. (SENAI,1999) 
Medição de Vazão de Líquidos Limpos e Sujos (Setor de Óleo e Gás, Celulose e Papel, Siderúrgicas, Cimenteiras, Plantas Geradoras de Energia Térmica e Termo Nucleares). (Mecatrônica Atual, 2006).
2.1.2 APLICAÇÕES DE MEDIDORES DE VAZÃO DO TIPO VENTURI
O tubo VENTURI combina dentro de uma unidade simples uma curta “garganta” estreitada entre duas seções cônicas e está usualmente instalada entre duas flanges, numa tubulação seu propósito é acelerar o fluido e temporariamente baixar sua pressão estática. (SENAI,1999)
Medição de Vazão de Líquidos Limpos, Sujos, Viscosos, Gases, Vapores e alguns tipos de Lamas ( Saneamento, Laboratório de Testes e Calibração, Setor de Óleo e Gás, Siderúrgicas, Cimenteiras, Mineração, Metalurgia, Aglomerados). (Mecatrônica Atual, 2006).
2.1.3 APLICAÇÕES DE MEDIDORES DE VAZÃO DO TIPO CUNHA
O Medidor tipo Cunha foi desenvolvido para as medições de vazão dos fluidos com baixas velocidades, altas viscosidades e sólidos em suspensão. (ex. petróleo, asfalto, garapa, caldo). Sua característica consiste basicamente em uma CUNHA inserida transversalmente contra o fluxo, obstruindo a passagem do fluido, aumentando a sua velocidade e gerando uma diferença de pressão (DP). (SENAI,1999)
O Medidor Tipo Cunha pode ser fornecido com tomadas de pressão diferencial (DP) para selos diafragma, evitando assim problemas de incrustação de fluidos junto às tomadas. Fabricado para varias situações, sua aplicação está voltada para Iinhas de 1/2" a 24" de diâmetro. (SENAI,1999)
Medição de Vazão de Líquidos Sujos, Viscosos e Limpos (Cimenteiras, Siderúrgicas, Petroquímicas, Fertilizantes, Aglomerados, Mineração, Metalurgia). (Mecatrônica Atual, 2006).
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2.1.4 APLICAÇÕES DE MEDIDORES DE VAZÃO DO TIPO TUBO DE PITOT
É um dispositivo utilizado para medição de vazão através da velocidade detectada em um determinado ponto de tubulação. O tubo de Pitot é um tubo com uma abertura em sua extremidade, sendo esta, colocada na direção da corrente fluida de um duto, mas em sentido contrário. A diferença entre a pressão total e a pressão estática da linha nos fornecerá a pressão dinâmica a qual é proporcional ao quadrado da velocidade. (SENAI,1999)
O tubo de Pitot mede apenas a velocidade do ponto de impacto e não a velocidade média do fluxo. Assim sendo, a indicação da vazão não será correta se o tubo de impacto não for colocado no ponto onde se encontra a velocidade média do fluxo. (SENAI,1999)
Medição de Vazão de Líquidos Limpos e Gases (Setor de Óleo & Gás, Petroquímicas, Químicas, Saneamento, Siderúrgicas, Plantas Geradoras de Energia Térmica e Termo Nucleares). (Mecatrônica Atual, 2006).
2.1.5 APLICAÇÕES DE MEDIDORES DE VAZÃO DO TIPO TUBO DE 
DALL
O tubo de DALL Em época mais recente foi desenvolvido um dispositivo conhecido como tubo de DALL, para proporcionar uma recuperação de pressão muito maior do que a obtida por um tubo VENTURI. Diferentemente do tubo VENTURI, que apresenta garganta paralela, o tubo de DALL é desprovido de garganta, é menor e mais simples. Possui um curto cone convergência, que começa em diâmetro algo inferior diâmetro de conduto. Há a seguir um espaço anular na “garganta”, seguido pelo cone divergente. O fluido ao passar pelotubo, pode entrar pelo espaço anular entre o tubo de DALL que funciona como um revestimento interno do tubo e, este último transmitindo assim, uma pressão média, do “gargalo”, ao instrumento de medida através de uma derivação no tubo, nesse ponto. (SENAI,1999)
2.1.6 APLICAÇÕES DE MEDIDORES DE VAZÃO DO TIPO ANNUBAR
A barra sensora de pressão a jusante possui um orifício que está posicionado no centro do fluxo de modo a medir a pressão do fluxo a jusante. A barra sensora de pressão de montante possui vários orifícios, estes orifícios estão localizados criteriosamente ao longo da barra, de tal forma que cada um detecta a pressão total de um anel. Cada um destes anéis tem área da seção transversal exatamente igual às outras áreas anulares detectadas por cada orifício. Outra característica do elemento de fluxo tipo Annubar é que quando bem projetado tem capacidade para detectar todas as vazões na tubulação a qual está instalado, sendo a vazão total a média das vazões detectadas. (SENAI,1999)
2.1.7 APLICAÇÕES DE MEDIDORES DE VAZÃO DO TIPO PLACA DE ORIFÍCIO
De todos os elementos primários inseridos em uma tubulação para gerar uma pressão diferencial e assim efetuar medição de vazão, a placa de orifício é a mais simples, de menor custo e portanto a mais empregada. Consiste basicamente de uma chapa metálica, perfurada de forma precisa e calculada, a qual é instalada perpendicularmente ao eixo da tubulação entre flanges. Sua espessura varia em função do diâmetro da tubulação e da pressão da linha, indo desde 1/16” a 1/4”. (SENAI,1999)
Placa de Orifício e Flange de União O diâmetro do orifício é calculado de modo que seja o mais preciso possível, e suas dimensões sejam suficientes para produzir à máxima vazão uma pressão diferencial máxima adequada. (SENAI,1999)
As placas de orifício são costumeiramente fabricadas com aço inoxidável, monel, latão, etc. A escolha depende da natureza do fluido a medir. (SENAI,1999)
Medição de Vazão de Gases e Vapores (Setores de Óleo & Gás, Indústrias Petroquímicas, Químicas, Plantas Geradoras de Energia Térmica e Termo Nucleares, Siderúrgicas, Cimenteiras, Têxtil e Celulose e Papel); Medição de Vazão de Líquidos Limpos (Plantas Geradoras de Energia Térmica e Termo Nucleares, Celulose e Papel, Petroquímicas, Químicas, Siderúrgicas e Textil ). (Mecatrônica Atual, 2006).
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4 CONCLUSÃO
	Foram avaliadas diferentes configurações de medidores de vazão aplicados na indústria, pode-se concluir que a precisão dos métodos de medição de vazão é o parâmetro de maior relevância e que impacta diretamente na precisão do rendimento. Com base nesta premissa, podem-se identificar os métodos que apresentam maior precisão, e dentre estes, selecionar aquele que melhor se aproxima do conceito ideal, ou o que menos apresenta aspectos negativos. Também deve-se observar com cuidado as características do líquido ou gás ao ser usado, podendo daí escolher um medidor adequado, levando em conta que poderá haver um aumento de custo do equipamento.
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REFERÊNCIAS
DELMÉE, Gérard Jean. Manual de Medição de Vazão - 3ª edição - São Paulo: Edgard Blücher, 2003.
Mecatrônica Atual, v. 26, fev./mar. 2006.
SENAI, Instrumentação Básica II - Vazão, Temperatura e Analítica – Instrumentação, SENAI – ES, 1999.
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