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Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Conceitos Básicos de Vazão Fonte: Simone Massulini Acosta Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral É a quantidade de fluido que passa por um determinado local durante um intervalo de tempo Vazão volumétrica QV = V t Unidades de volume: litros, mm3, m3, galões etc. Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral A vazão mássica é igual ao produto da vazão volumétrica pela densidade do fluido . Na prática, como é difícil a medição direta da densidade do fluido e a composição dos gases é constante, usam se as medições da temperatura e da pressão para inferir a densidade. Vazão mássica - QM = m t Unidades de massa: kg, toneladas, libras etc. Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Condições-Padrão Normal (metros cúbicos normais por hora): p = 1 atm e T = 0 ºC SCFM (pés cúbicos standard por minuto): p = 14,699 psi e T = 60ºF Padrão ABNT: p = 1 atm e T = 15 ºC Padrão Petrobrás: p = 1 atm e T = 20 ºC Obs.: • 1 m3 = 1000 litros • 1 pé cúbico = 0,0283168 m3 • 1 galão (americano) = 3,78 litros • 1 libra = 0,4536 kg Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral TABELA DE CONVERSÃO - VAZÃO VOLUMÉTRICA m3/h m3/min m3/s GPM BPH BPD pé3/h pé3/min m3/h 1 0,016667 0,00027778 4,40287 6,28982 150,956 35,314 0,588579 m3/min 60 1 0,016667 264.1721 377.3892 9057,34 2118,8802 35.3147 m3/s 3600 60 1 15.850.33 22.643.35 543.440,7 127 132,81 2118,884 Galão por minuto GPM 0,22712 0,0037854 63,09.10-6 1 1.42857 34.2857 8,0208 0,13368 Barril por hora BPH 0,158987 0,0026497 44.161.10-6 0,7 1 24 5.614583 0,0935763 Barril por dia BPD 0,0066245 0,00011041 1.8401.10-6 0,029167 0,041667 1 0,23394 0,0038990 pé3/h CFH 0,0283168 0,00047195 7.8657.10-6 0,124676 0,178108 4.2746 1 0,016667 pé3/min CFM 1,69901 0,028317 0,00047195 7,480519 10,686 256,476 60 1 PARA OBTER O RESULTADO EXPRESSO EM MULTIPLICADOR POR O VALOR EXPRESSO EM Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral TABELA DE CONVERSÃO - VAZÃO MÁSSICA t/dia t/h Kg/h Kg/s Ib/h Ib/min Ib/s tonelada/dia t/dia 1 0,041667 41,667 0,011574 91,858 1.5310 0,025516 tonelada/hora t/h 24 1 1000 0,27778 2204,6 36,7433 0,61239 kilograma / hora kg/h 0,0240 0,001 1 0,000278 2,2046 0,03674 0,000612 kilograma/segundo kg/s 86,400 3,6 3600 1 7936,6 132,276 2,2046 libra/hora Ib/h 0,01089 0,0004536 0,4536 0,000126 1 0,01667 0,000278 libra/minuto Ib/min 0,65317 0,02722 27,216 0,00756 60 1 0,01667 libra segundo Ib/s 39,1907 1,63295 1 632,95 0,45360 3600 60 1 PARA OBTER O RESULTADO EXPRESSO EM MULTIPLICADOR POR O VALOR EXPRESSO EM Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Tipos de medidores de vazão: - Medidores de quantidade - Medidores volumétricos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES DE QUANTIDADE Permitem saber que quantidade de fluxo passou (mas não a vazão do fluxo que está passando). • POR PESAGEM: Balanças • VOLUMÉTRICOS: Hidrômetros Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES DE QUANTIDADE POR PESAGEM Usados para medição de sólidos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES DE QUANTIDADE VOLUMÉTRICOS São aqueles em que o fluído, passando em quantidades sucessivas pelo mecanismo de medição faz com que o mesmo acione o mecanismo de indicação. Ex: bombas de gasolina e dos hidrômetros. Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES VOLUMÉTRICOS Exprimem a vazão por unidade de tempo. • POR P VARIÁVEL e ÁREA CONSTANTE: Placa de Orifício, Venturi • POR ÁREA VARIÁVEL E P CONSTANTE: Rotâmetro • CANAIS ABERTOS: Calha Parshal • ESPECIAIS: Magnético, Vórtex, Ultrassom • Intrusivos: Placa de Orifício, Rotâmetro, Vórtex, Venturi • Não-Intrusivos: Magnético, Ultrassom... Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral 250 249 248 VAZÃO MERCÚRIODIFERENCIAL DE PRESSÃO P S I Relação entre velocidade e diferença de pressão A sua função é aumentar a velocidade do fluído diminuindo à área da seção em um pequeno comprimento para haver uma queda de pressão. A vazão pode, então, ser medida a partir desta queda. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício http://www.youtube.com/watch?v=oUd4WxjoHKY Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Vantagem: podem ser aplicados numa grande variedade de medições (maioria dos gases e líquidos, inclusive fluídos com sólidos em suspensão, bem como fluídos viscosos), em uma faixa de temperatura e pressão bastante ampla. Desvantagem: perda de carga (de 40 a 80% do P gerado). MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Horizontal Conservação da Energia Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral CÁLCULO DE VAZÃO ISO 5167 Q = 1,1107.C.E.2.D2. . p. onde: 1,1107 = constante C = coeficiente de descarga E = 1 1 - 4 2= (d/D)2 D= diâmetro interno da tubulação d = diâmetro do orifício = coeficiente isentrópico (líquido = 1) = massa específica MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Simplificando a expressão: Q = K x P Q = Vazão K = Constante que depende de fatores como: relação entre orifício e tubulação e características do fluído P = Pressão diferencial MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral RELAÇÃO P x Q Q = K x P MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Exemplo: A malha abaixo possui vazão máxima de 10 m3/h e o P produzido com esta vazão é de 2.500 mmH2O. Qual a pressão de saída do transmissor quando a vazão for 8 m3/h? a) Determinação do K Q = K x P K = 10/2500 K = 0,2 (o valor de K é calculado com os valores máximos de Q e P) b) Determinação da pressão de saída do transmissor P = (Q/K)2 = (8/0,2)2 P = 1.600 mmH2O MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MALHA PARA MEDIÇÃO DE VAZÃO COM EXTRATOR DE RAIZ QUADRADA O sinal de saída de um transmissor de vazão por pressão diferencial variável altera-se quadraticamente em função da vazão. Sua escala deve ser quadrática através de um EXTRATOR DE RAIZ QUADRADA. Atualmente este componente já esta incluso nos medidores. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de VazãoINSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral A pressão de entrada no extrator (EFY), é linearmente proporcional ao P, e a pressão de saída do extrator (SFY) é linearmente proporcional à vazão Q. "Q" (%) "SFY" (psi) "EFY" (psi) p (%) 100 15 15 100 50 9 6 25 0 3 3 0 MALHA PARA MEDIÇÃO DE VAZÃO COM EXTRATOR DE RAIZ QUADRADA MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral COMPENSAÇÃO DE PRESSÃO E TEMPERATURA Quando se medem gases e vapores, a densidade do fluído variará dependendo da pressão e da temperatura. Por isso, é preciso efetuar a correção com compensação para essa variação. Q = K x (PA. P)/TA Onde: Q = vazão, em Nm3/h K = constante PA = pressão de trabalho absoluta, bar TA = temperatura de trabalho absoluta, Kelvin P= pressão diferencial, bar MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral COMPENSAÇÃO DE PRESSÃO E TEMPERATURA TRANSMISSOR MULTI VARIÁVEL MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MALHA ANTIGA DE COMPENSAÇÃO MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MALHA NOVA DE COMPENSAÇÃO MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral PLACA DE ORIFÍCIO Fabricadas com aço inox, monel, latão etc., dependendo do fluido. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral D – diâmetro interno da tubulação d – diâmetro do orifício DP – diferença de pressão a montante e a jusante 1” – espessura do flange 300 LBS – pressão máxima AISI-316 – tipo de material PLACA DE ORIFÍCIO MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Líquidos, gases e vapor que não contenham sólidos em suspensão. Fluído com sólidos em suspensão, os quais possam ser retidos e acumulados na base da placa Fluídos laminados e com alta porcentagem de sólidos em suspensão. PLACA DE ORIFÍCIO MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral BORDO QUADRADO Usado em tubulações normalmente maiores que 6" BORDO ARRENDONDADO Usado em fluídos altamente viscosos MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral BORDO COM ENTRADA CÔNICA Uso geral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral TOMADA EM FLANGES Distância da tomada à face montante (alta pressão) K1 = 1” Distância da tomada à face jusante (baixa pressão) K2 = 1” Os furos das tomadas são feitos no próprio flange MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral INSTALAÇÃO DAS TOMADAS EM FLANGES MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral TOMADA À D E 1/2D Distância da tomada à face montante K1 = 1D Distância da tomada à face jusante K2 = 1/2D onde D é o diâmetro interno da tubulação Usada em tubulações de 2” a 30” MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral TOMADA À D E 1/2D MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral TOMADAS DE VENA CONTRACTA Distância da tomada à face montante K1 = ½ a 2D (em geral 1D) Distância da tomada à face jusante K2 = ponto de pressão mínima onde D é o diâmetro interno da tubulação MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral TOMADAS DE CANTO São construídas no próprio flange e seu uso principal é em tubulações menores que 2", tendo como desvantagem a grande possibilidade de entupimento. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral TOMADAS a 2 1/2 D e 8D Distância da tomada à face montante K1 = 2½ D Distância da tomada à face jusante K2 = 8D onde D é o diâmetro interno da tubulação Possui o menor diferencial de pressão entre tomadas e perdem muita pressão devido a rugosidade do tubo. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral INSTALAÇÀO DAS TOMADAS a 2 1/2 D e 8D PARA VAZÃO DE ÁGUA MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral ORIFÍCIO INTEGRAL Quando a tubulação for de pequeno diâmetro, menor que 2”, fica impossível de se utilizar placa de orifício, neste caso a saída é a utilização de orifício menores, chamado de orifício integral. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral ORIFÍCIO INTEGRAL MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral DADOS DA PLANTA PILOTO FLUIDO: ÁGUA ESTADO LÍQUIDO DIÂMETRO DA TUBULAÇÃO: ¾” SCH. 40 → TABELA = 20,9 mm VAZÃO MÁXIMA: 2070 l/h = 2,07 m3/h TEMPERATURA DE OPERAÇÃO: 25 OC MASSA ESPECÍFICA DE OPERAÇÃO: 1000 kg/m3 VISCOSIDADE: 1,00 PRESSÃO MANOMÉTRICA A MONTANTE: 1,5 kgf/cm2 PERDA DE CARGA NA PLACA: 2400 mmH2O = 2400 mmCA MATERIAL DA PLACA: AÇO INOX 316 TIPOS DE TOMADAS: NA FLANGE Utilizando o programa demonstrativo SSD Cálculo de Orifício (http://www.ssd.com.br/orificio/), pode-se obter o valor do diâmetro do orifício. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Resultado: Beta = d/D Onde: D – diâmetro interno da tubulação d – diâmetro do orifício Do programa: Beta = 0,60615 d = Beta x D = 0,60615 x 20,9 = 12,6685 Então: DIÂMETRO DO ORIFÍCIO INTEGRAL = 12,6685 mm Verificar na placa de orifício da Planta PD3 o valor de d (diâmetro do orifício) MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício Mediçãode Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Instalação MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Placa de Orifício em cima com CÂMERA DE CONDENSAÇÃO em baixo ou no mesmo nível Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Propósito é acelerar o fluído e temporariamente baixar sua pressão estática. Recomendado quando se deseja uma menor perda de pressão e quando o fluido medido carrega sólidos em suspensão. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Venturi Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Venturi Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Representação da energia específicas em pontos distintos de um venturi, do site da http://www.ce.utexas.edu/prof/KINNAS/319LAB/Applets/Venturi/venturi.html MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Venturi Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Venturi Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Venturi Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Venturi vs Placa de Orifício Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral O bocal de vazão (flow nozzle) é um meio termo entre a placa de orifício e o tubo Venturi. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Bocal Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Pode operar com: - líquidos limpos, sujos, viscosos ou corrosivos - gases limpos ou sujos - vapor A aplicação principal dos Bocais é a medição de vapor em regime severo de pressão, temperatura e velocidade; pela sua rigidez é dimensionalmente mais estável que as placas de orifício em velocidade e temperatura elevadas; é o caso típico do vapor superaquecido em saídas de caldeira. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Bocal Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Bocal ISA 1932 (desenvolvido em 1932 pelo International Organization for Standardization- ISO) MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Bocal Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Bocal ASME (American Society of Mechanical Engineers) MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Bocal Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Velocidade detectada em um ponto da tubulação. A diferença da pressão de impacto e a pressão estática da linha nos darão a pressão diferencial, a qual é proporcional ao quadrado da velocidade. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Pitot Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Pitot Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Pitot PRESSÃO DINÂMICA Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Pitot Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Vantagens • Escoamento externo como interno • Gases como em líquidos. • Dispensa calibração. • Nenhum fluxo passa pelo instrumento. • Não há limite para a distância entre o tubo de Pitot e o manômetro. Desvantagens • Temperatura Limitada a 680 °C. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Pitot Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral TUBO DE PITOT NA MEDIÇÃO DE VAZÃO DE AR MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Pitot Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Pitot (Annubar) http://www.youtube.com/watch?v=YIJF9wvS68s Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral O Annubar é um dispositivo de produção de pressão diferencial que ocupa todo o diâmetro do tubo. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Pitot (Annubar) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Após o fluido separar-se em torno do sensor Annubar, uma zona de baixa pressão (abaixo da pressão estática no tubo) é criada devido ao formato do sensor. A diferença de pressão é proporcional a raiz quadrada da vazão assim como os medidores anteriores. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Pitot (Annubar) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Capacidade para detectar todas as vazões na tubulação a qual está instalado, sendo a vazão total a média das vazões detectadas. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Pitot (Annubar) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral SELEÇÃO DO MEDIDOR Os medidores são escolhidos com base no custo de aquisição e de instalação, necessidade de medidor reserva, tamanho da linha, precisão requerida, fluído a ser medido, seu estado (gás, vapor ou líquido) e faixa do medidor. http://www.bringer.com.br MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Tubo Pitot (Annubar) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral O medidor tipo “V” Cone mede a diferença de pressão entre a pressão estática da linha e a pressão depois do cone. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL –”V” Cone Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Vantagens: alta exatidão, alta repetibilidade, mínimo trecho reto, trabalho com fluídos limpos e sujos. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL –”V” Cone Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL –”V” Cone Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL –”V” Cone Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL –”V” Cone Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Fonte: Bringer - http://www.bringer.com.br MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL – Perda de Carga Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Fonte: Bringer http://www.bringer.com.br MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR PRESSAO DIFERENCIAL Perda de Carga Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Medidores de Vazão por Pressão Diferencial Constante (Área Variável) Dispositivos nos quais a área da restrição pode ser modificada para manter constante o diferencial de pressão enquanto muda a vazão. Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Partes: • Um tubo de vidro de formato cônico, o qual é colocado verticalmente. • Um flutuador que se moverá verticalmente, em função da vazão medida. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR AREAVARIAVEL Rotâmetro Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Princípio de Funcionamento Quando não há vazão, o flutuador permanece na base do tubo e seu diâmetro maior é usualmente selecionado de tal maneira que bloqueie a pequena extremidade do tubo, quase que completamente. Quando a pressão diferencial, somada ao efeito de empuxo do líquido, excede a pressão devido ao peso do flutuador, então o flutuador sobe e flutua na corrente fluida. Como a área aumenta, o diferencial de pressão devido ao flutuador decresce. O flutuador ficará em equilíbrio dinâmico quando a pressão diferencial através do flutuador somada ao efeito do empuxo contrabalançar o peso do flutuador. Cada posição do flutuador corresponde a um valor determinado de vazão. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR AREA VARIAVEL Rotâmetro Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR AREA VARIAVEL Rotâmetro http://www.youtube.com/watch?v=dQ5KQEdwM4U Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO W = peso do flutuador F = força de arraste do fluido sobre o flutuador E = força de empuxo do fluido sobre o flutuador MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR AREA VARIAVEL Rotâmetro Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral FLUTUADORES • Esférico - Para baixas vazões e pouca precisão; sofre uma influência considerável da viscosidade do fluido. • Cilindro com Bordo Plana - Para vazões médias e elevadas; sofre uma influência média da viscosidade do fluido . • Cilindro com Bordo Saliente de Face Inclinada para o Fluxo - Sofre menor influência da viscosidade do fluido. • Cilindro com Bordo Saliente contra o Fluxo - Sofre a mínima influência da viscosidade do fluido. MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR AREA VARIAVEL Rotâmetro Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Animação Applitech - http://www.applitech.com.br/ MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR AREA VARIAVEL Rotâmetro Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO VOLUMETRICO POR AREA VARIAVEL Rotâmetro Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral O vertedor mede a altura estática do fluxo em reservatório que verte o fluido de uma abertura de forma variável. MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS Verterdor Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Crista ou Soleira (L): superfície por onde a água extravasa Face (H): Presente nos vertedores com contrações laterais Régua para medição da carga hidráulica 2/3..2,0.838,1 HHLQ Q dada em m3/s e L e H em metros MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS Verterdor Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS Verterdor Q = 1,83.L.H3/2 Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral 2/5.4,1 HQ MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS Verterdor Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral À esquerda na figura, vê- se um vertedor de forma simples (retangular) utilizado para medir grandes vazões. À direita há um vertedor de seção composta (retangular na parte superior e triangular em baixo). A forma triangular é apropriada para medir vazões pequenas com precisão. MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS Verterdor Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral O medidor tipo calha Parshall é um tipo de Venturi aberto que mede a altura estática do fluxo. É mais vantajoso que o vertedor, porque apresenta menor perda de carga e serve para medir fluidos com sólidos em suspensão. MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS Calha Parshall Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral O líquido é forçado por uma garganta relativamente estreita, sendo que o nível da água à montante da garganta é o indicativo da vazão a ser medida, independendo do nível da água à jusante de tal garganta. MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS Calha Parshall Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral DETERMINAÇÃO DA VAZÃO COM CALHA PARSHALL A base horizontal da calha constitui um nível de referência para o nível de água a montante. Muitas vezes mede-se a altura da água num ponto situado a 2/3 do canal de aproximação da garganta, tendo-se estabelecido empiricamente a seguinte relação entre o nível de água no ponto 0 e a vazão na seção: Q = 2,2. W. H03/2 , (Q em m3/s) onde H0 = altura do nível de água no ponto 0 (m) W = largura da garganta (m) Uma condição importante para o funcionamento adequado de uma calha Parshall é a de que o nível de água a jusante da calha deve ser suficientemente baixo para evitar o seu "afogamento", um termo que indica que o nível de água a jusante da calha influi sobre o nível a montante. Experimentalmente estabeleceu-se que, tomando-se a base da calha como referência, o nível da água a jusante não deve exceder 60 por cento do nível de água a montante para as calhas com garganta de 3, 6 ou 9 polegadas (isto é W < 229 mm). Para valores de W acima de 1 pé (305 mm) a proporção máxima é de 70 por cento, ou seja, H2/H1 < 0,60 para garganta de 3, 6 ou 9 polegadas ou H2/H1 < 0,70 para garganta de 1 a 8 pés, indicam escoamento livre sem prejuízo da vazão com afogamentos. Em qualquer situação este afogamento nunca deverá ultrapassar 95%. Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS Calha Parshall Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Entrada de água bruta (água ainda não tratada) em uma estação de tratamento de água. A água passa por uma calha Parshall utilizada para medição da vazão. MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS Calha Parshall Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Insensível à densidade e à viscosidade do fluido de medição. Ideais para medição de produtos químicos altamente corrosivos, fluidos com sólidos em suspensão, lama, água e polpa de papel. Fluido tem que ser eletricamente condutivo. Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão http://www.youtube.com/watch?v=f949gpKdCI4&feature=relmfu Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Lei de Farad: E = B.D.V onde: E: f.e.m. induzida (V), B: densidade do fluxo magnético (T), D: diâmetro interno do detector (m), V: velocidade do fluido (m/s) f.e.m. é proporcional à velocidade. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Para evitar que a f.e.m. seja curto- circuitada pela parede condutiva do tubo, utiliza-se um isolante tal como Teflon, borracha de poliuretano oucerâmica. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Eletrodos são dois condutores instalados na parede do tubo para receber a tensão induzida no fluido. Existem vários materiais de fabricação tais como: aço inox, monel, hastelloy, platina e outros que dependem do tipo de fluido a ser medido. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão C1 Slide 99 C1 Os medidores mais modernos já estão sendo construídos com a possibilidade de medir a resistência elétrica do eletrodo com relação à terra e, assim, poder determinar se há ou não incrustação no mesmo Carlos Eduardo Ferrante do Amaral, 9/16/2011 Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Alguns fabricantes já estão disponibilizando o eletrodo removível, para facilitar a troca ou limpeza do mesmo, quando esta não está funcionando corretamente. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Os quatro tipos principais de excitação são: corrente contínua, corrente alternada, corrente pulsante e freqüência dupla simultânea. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Formas de Excitação: Excitação em corrente contínua • Vantagem: permitir uma rápida detecção da variação de velocidade do fluido • Aplicada para casos: metais líquido. • Desvantagens: dificuldade de amplificação do sinal obtido, influência do potencial eletroquímico, fenômeno de eletrólise entre os eletrodos e outros ruídos. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Formas de Excitação: Excitação em corrente alternada • Vantagens: não ser afetada pelo potencial eletroquímico, ser imune à eletrólise e de fácil amplificação. • Desvantagens: vários ruídos surgirem em função da corrente alternada, que são provocados pela indução eletromagnética, chamado de ruído de quadratura, pela corrente de Foucault, que provoca o desvio de zero e pelos ruídos de rede que se somam ao sinal de vazão e muitas vezes são difíceis de serem eliminados. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Formas de Excitação: Excitação em corrente contínua pulsada • Vantagens dos métodos anteriores e não tem as desvantagens. • Não é afetada pelo potencial eletroquímico, pois o campo magnético inverte o sentido periodicamente. Como durante a medição o campo é constante, não teremos problemas com correntes de Foucault nem com indução eletromagnética, que são fenômenos que ocorrem somente quando o campo magnético varia. • O ruído da rede é eliminado sincronizando o sinal de amostragem com a freqüência da rede e utilizando-se uma freqüência que seja um sub-múltiplo par da freqüência da rede. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Formas de Excitação: Excitação com freqüência dupla simultânea • Componente de alta freqüência responde principalmente às variações rápidas, enquanto que a componente de baixa freqüência responde principalmente às variações lentas. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão •Baixa Frequência 6.25 Hz •Alta Frequência 75Hz •Baixa Frequência 6.25 Hz •Alta Frequência 75Hz Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Aterramento A forma de efetuar o aterramento depende do tipo de medidor (revestimento interno, etc.). Quando o medidor é instalado entre tubulações não metálicas ou revestidas internamente, é normal instalar anéis metálicos entre os flanges do medidor e a tubulação. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Escolha do diâmetro Tabela que relaciona a velocidade com a vazão MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão C2 Slide 107 C2 Os medidores magnéticos industriais apresentam um melhor desempenho relativo à precisão, quando a vazão medida corresponde a uma velocidade apreciável. Devem ser levadas em conta consideração relativa ao compromisso entre a decantação/incrustação e abrasão. Tipicamente, eles têm uma precisão de 1% da escala quando a velocidade que corresponde ao fim da escala de vazão, é superior a 1m/s e 2% quando compreendido entre 0,3 e 1m/s (os valores numéricos citados variam dependendo do fabricante). Os fabricantes apresentam ábacos de escolha para seus medidores onde, conhecendo a velocidade ou a vazão máxima a medir, pode ser determinado o diâmetro do medidor magnético para efetuar a medição. Carlos Eduardo Ferrante do Amaral, 9/16/2011 Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Instalação correta MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Para evitar bolhas e também falsa indicação quando não houver vazão na tubulação, o tubo medidor deve ser instalado, de acordo com a figura abaixo. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Instalação correta Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Para evitar que o produto a ser medido não dê o contato adequado correto com os eletrodos, o tubo medidor deve ser instalado, de acordo com a figura abaixo. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Instalação correta Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral O rotor gira a uma velocidade determinada pela velocidade do fluido e pelo ângulo das lâminas do rotor. A medida que cada lâmina passa diante da bobina e do imã, ocorre uma variação da relutância do circuito magnético e no fluxo magnético total a que está submetida à bobina. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Turbina Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Turbina http://www.youtube.com/watch?v=quKveqsgbek Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Condicionador de fluxo Rotor Saída do Rotor Saída do Sinal MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Turbina Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Turbina Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Turbina Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Fonte: Incontrol MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Turbina Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Viscosidade Se a viscosidade aumenta o fator K (coeficiente de vazão) deixa de ser uma constante e passa a ser uma função da viscosidade e da freqüência de saída da turbina . MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO MedidorTipo Turbina Usando dados da calibração obtêm-se o fator médio de calibração K relativo à faixa de vazão: K = 60.f Q Para melhorar a qualidade da medição em algumas aplicações devemos instalar retificadores de fluxo para diminuir a turbulência do fluído, conforme mostra a figura abaixo. Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Instalação Típica: MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Turbina Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral • Vantagens: - Flexibilidade em medidas (líquido e gás) - Suporta Temperatura (450oC) - Monitoramento contínuo - Mede fluídos com alta viscosidade - Larga capacidade de fluxo - Excelente repetibilidade - Suporta altas pressões (300 bar) • Desvantagens: - Deve ser evitadas turbulências no fluído - Podem ocorrer encrustações e travamento no rotor - A viscosidade afeta a precisão - O fluído não pode ter sódidos - Alto custo de instalação e manutenção - Desgaste das pás MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Turbina Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Anteparo de geometria forma vórtices, que se desprendem alternadamente de cada lado do anteparo. A freqüência de geração de vórtices não é afetada por variações na viscosidade, densidade, temperatura ou pressão do fluido. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Vórtex (Vórtices) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Topo da Montanha Vortices MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Vórtex (Vórtices) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Método de detecção dos vórtices Vortex shedder - O corte trapezoidal proporciona excelente linearidade na freqüência de geração dos vórtices. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Vórtex (Vórtices) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Vórtex (Vórtices) http://www.youtube.com/watch?v=GmTmDM7jHzA&feature=relmfu Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Método de detecção dos vórtices Quando o fluído passa pelo dispositivo (shedder) gera um deslocamento no sensor. Este deslocamento é alternado hora do lado esquerdo, hora do lado direito. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Vórtex (Vórtices) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral O cristal B (sensor piezoelétrico) mede esta freqüência de oscilação e a freqüência de vibração da tubulação (ruído). O cristal A mede somente a freqüência de vibração da tubulação. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Vórtex (Vórtices) Force H L Cristal A Cristal B Força H LForce H L Cristal A Cristal B Força H L Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Vórtex (Vórtices) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Perfis para geração do Vortex MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Vórtex (Vórtices) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral • Caracteríticas: - Sem partes móveis - Disponível para tubulações de 0,5 a 12” - Sensor de diversos materiais - Corpo de diversos materiais - Saída 4-20 mA ou pulsos - Ampla gama de indicadores remotos MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Vórtex (Vórtices) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral • Aplicações: - Sistemas de filtração e produção de água pura - Sistemas de água deionizada ou desmineralizada - Sistemas de refrigeração (torres de resfriamento) - Efluentes tratados - Dosagem química - Produtos químicos agressivos. - Medidas de vazão de vapor - Vazão de líquidos de baixa viscosidade - Gases MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Vórtex (Vórtices) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral • Vantagens: - Flexibilidade em medidas (líquido, gás e vapor) - Baixa perda de carga - Monitoramento contínuo - Diversos materias do sensor - Ausência de partes móveis - Excelente repetibilidade • Desvantagens: - Fluído não pode ter turbulências - Não é aplicado para fluídos de alta viscosidade MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Vórtex (Vórtices) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Medidor Vortex Digital com sensor de temperatura incorporado Sensor de Temperatura (Pt1000) MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Vórtex (Vórtices) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Vórtex (Vórtices) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral • Medidores a efeito Doppler • Medidores de tempo de trânsito Transdutores são presos à superfície externa da tubulação ou com contato direto com o fluído. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Ultrassônicos Evitar produtos que depositam na superfície interna do tubo, formando uma camada absorvente de energia acústica. Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Os transdutores-emissores de ultrassons consistem em cristais piezoelétricos que são usados como fonte de ultrassom, para enviar sinais acústicos que passam no fluido, antes de atingir os sensores correspondentes. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Ultrassônicos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Principio Piezelétrico (Emissão). MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Ultrassônicos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Principio Piezelétrico (Recepção). MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Ultrassônicos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Ultrassônicos http://www.youtube.com/watch?v=Bx2RnrfLkQg&feature=relmfu Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Medidores a efeito Doppler Opera com líquidos que contêm partículas sólidas ou gasosas. A variação de freqüência ocorre quando as ondas são refletidas pelas partículas móveis do fluido. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Ultrassônicos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Medidores a efeito Doppler MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Ultrassônicos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Medidores a efeito Doppler MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Ultrassônicos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Opera com fluídos limpos. 1/t1 = V2 - V1 cos θ L 1/t2 = V2 + V1 cos θ L A diferença dos tempos de trânsito fornece a velocidade. Medidores de tempo de trânsito MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Ultrassônicos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Medidores de tempo de trânsito MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Ultrassônicos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Medidores de tempo de trânsito - Transmissão MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor TipoUltrassônicos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Medidores de tempo de trânsito - Transmissão MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Ultrassônicos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Medidores de tempo de trânsito - Reflexão MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Ultrassônicos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Medidores de tempo de trânsito - Reflexão MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Ultrassônicos Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral A pseudoforça centrífuga e a pseudoforça de Coriolis são as duas parcelas da força inercial total necessária à correta descrição dos movimentos dos corpos observados a partir de referenciais não-inerciais que giram em relação a um referencial inercial.. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Componentes: Tubos de sensores de medição Transmissor. Os tubos de medição são submetidos a uma oscilação e ficam vibrando na sua própria freqüência natural à baixa amplitude, quase imperceptível a olho nu. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Tamanho de flange à escolher Bobina de Excitação Detetores do Efeito Coriolis Caixa InternaCaixa Externa Sensor de Temperatura Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Quando um fluido qualquer é introduzido no tubo em vibração, o efeito Coriolis se manifesta causando uma deformação, isto é, uma torção, que é captada por meio de sensores magnéticos que geram uma tensão em formato de ondas senoidais. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral As forças geradas pelos tubos criam uma certa oposição à passagem do fluido na sua região de entrada, e em oposição, auxiliam o fluído na região de saída dos tubos. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) http://www.youtube.com/watch?v=PvXgaDoZr1E&feature=related Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) www.applitech.com.br Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral • Princípio de Coriolis O movimento das partículas do fluído que percorre o par de tubos, oriundo do movimento oscilatório induzido pelas bobinas de Excitação, resulta no surgimento de Forças de Coriolis. WVm2F radfc Onde, mf = massa do fluido em movimento W = velocidade angular dos tubos em torno do eixo de rotação Vrad = velocidade radial do fluido no sistema MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Posição das Bobinas Deflexão das Bobinas MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Sinal de saída do detector de efeito Coriolis O atraso entre os dois lados (desvio de fase) é diretamente proporcional à vazão mássica e a alteração de freqüência de vibração é diretamente proporcional a densidade do produto. desvio de fase = vazão mássicafrequência = densidade MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Mede-se a temperatura a fim de compensar as vibrações das deformações elásticas sofridas com a oscilação da temperatura. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral • Restrições de Montagem • O sensor não deverá ser instalado no ponto mais alto do sistema, pois causaria o acúmulo de bolhas de gás que causariam erros na medição. •O sensor não deverá ser instalado antes do ponto de escape do fluído, pois causaria o acúmulo de bolhas de gás que causariam erros na medição MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral • Instalação Vertical Sentido do Fluxo deve estar orientado para cima. Deste modo, quando o fluxo está parado, as partículas sólidas caem e as bolhas de ar sobem, eliminando tanto as partículas sólidas como as bolhas de ar dos tubos do medidor. Outra vantagem é que desta maneiro os tubos poderão ser drenados com a maior facilidade. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral • Instalação da Linha de Escape Possuir antes de passar pelo sensor um pequeno reservatório Logo após o sensor passar por uma placa orifício (restrição) Após o sensor ter uma válvula de bloqueio. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral • Instalação Horizontal • Para Líquidos – não permanecem bolhas de ar nos tubos de medição. • Para Gases – não permanecem partículas de condensados nos tubos. MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral Vantagens • Controles precisos de processos e bateladas • Possibilita medir a maioria dos fluídos, multifásicos, líquidos com alta viscosidade, líquidos com certa quantidade de gás, além dos gases. • Mede sem a necessidade da compensação de pressão, densidade, temperatura e viscosidade • Trabalha com elevadas vazões e pressões Desvantagens • Baixa faixa de temperatura (-200 a 400 °C) • Perda de Carga MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Coriolis (Mássico) Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Térmico (Mássico) Duas bobinas idênticas são enroladas externamente ao tubo. Estas bobinas funcionam tanto como sensores de temperatura quanto aquecedores. No caso de vazão nula pelo tubo, o perfilde temperatura na parede do tubo (perfil longitudinal) será simétrico. Os dois sensores terão, assim, leituras de resistência idênticas. Quando há escoamento, o perfil torna-se não simétrico com a segunda bobina exposta a um nível de temperatura superior. A diferenças de temperatura (diferença de resistência) das duas bobinas é proporcional à vazão mássica. Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Térmico (Mássico) Medida térmica invasiva. Aquecedor Termômetro Medição de Vazão INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO Medidor Tipo Térmico (Mássico) http://www.youtube.com/watch?v=YfQSf2NBGqc&feature=relmfu
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