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Medição de Vazão por Turbina Medição de Vazão por Turbina Medição de Vazão por Turbina Um medidor de vazão tipo turbina, conforme a figura a seguir, consiste basicamente de um rotor provido de palhetas, suspenso numa corrente de fluido com seu eixo de rotação paralelo a direção do fluxo. O rotor é acionado pela passagem de fluido sobre as palhetas em ângulo; a velocidade angular do rotor é proporcional à velocidade do fluido que, por sua vez, é proporcional à vazão do volume. Uma bobina sensora na parte externa do corpo do medidor, detecta o movimento do rotor. Medição de Vazão por Turbina Medição de Vazão por Turbina Medição de Vazão por Turbina Medição de Vazão por Turbina Esta bobina é alimentada, produzindo um campo magnético. Como as palhetas do rotor são feitas de material ferroso, à medida que cada palheta passa em frente à bobina corta o campo magnético e produz um pulso. O sinal de saída é uma seqüência de pulsos de tensão, em que cada pulso representa um pequeno volume determinado de líquido. O sinal detectado é linear com a vazão. Unidades eletrônicas associadas permitem indicar a vazão unitária ou o volume totalizado, podendo efetuar a correção automática da temperatura e/ou pressão e outras funções. Medição de Vazão por Turbina Um medidor de turbina é uma unidade versátil: possui uma faixa de pressão e temperatura muito ampla., e uma vez que o mesmo é fabricado em aço inoxidável, é compatível com uma ampla faixa de fluidos. Estes, todavia, devem ser relativamente limpos, não ter alta viscosidade e a vazão deve ser em regime laminar. Linearizadores de Fluxo Medição de Vazão por Turbina Captação de pulsos O cabeçote padrão é o multi- index como o da figura ao lado. Possui um “Reed Switch” que fornece pulsos de baixa freqüência. Os pulsos são acessados por uma conexão elétrica. Captação de pulsos Captação de pulsos Captação de pulsos Range de Frequência: 10 a 10.000 Hz Captação de pulsos Range de Freqüência: 10 a 10.000 Hz Curva típica de calibração Medição de Vazão por Turbina Possíveis configurações de instalação Medição de Vazão por Turbina Lubrificação A freqüência de lubrificação do medidor depende das condições de operação. Um medidor operando com gás sujo necessita ser lubrificado com maior freqüência que um gás limpo. Em condições normais, medidores podem ser lubrificados 2 a 3 vezes por ano. Medição de Vazão por Turbina Corretores de volume Configurável pelo usuário, é um corretor de volume com alta exatidão, para correção de temperatura e pressão. Para cálculo remoto de vazão em volume e energia, sem nenhum erro adicional. Temperatura e pressão são digitalmente lidas usando um barramento HART. Para determinação on-line da composição do gás e para medição de energia. Recomendações para instalação de turbina Ao receber: • verifique se não foi danificada durante o transporte • ao desembalar, examine se o medidor está de acordo com a solicitação, se acompanha todos os acessórios e se a planilha com o certificado de calibração está inclusa. • verificar se o vasilhame com o óleo de lubrificação e as instruções de lubrificação também estão inclusos. • guarde com especial cuidado toda a documentação fornecida pelo fabricante. •Remova as tampas dianteiras e traseiras •Verifique se a palheta da turbina gira livremente e suavemente (use um jato de ar ou simplesmente sopre no lado de entrada de gás). A palheta não pode parar abruptamente ou apresentar sinais de desbalanceamento. Recomendações para instalação de turbina Instalando: • Certifique-se que a instalação está limpa, livre de areia, de outras partículas sólidas ou de líquidos.verifique se as faces dos flanges tanto do medidor como da instalação estão similarmente limpas e livre de qualquer partícula sólida • verifique o sentido de fluxo, levante o medidor para a posição de montagem usando os ganchos presentes no corpo do medidor. Tenha cuidado com o totalizador para não danificá-lo. • posicione as gaxetas cuidadosamente, assegurando-se que não há protuberância na linha, que possa causar turbulência na vazão • A pressão de referência deve ser obtida no ponto do medidor chamado “Pr”. Se o medidor for instalado em área classificada, então assegure-se que todas as conexões elétricas estão conectadas em circuitos com segurança intrínseca. •.Preencha o reservatório de óleo com o óleo fornecido pelo fabricante e bombeie o quanto for necessário para lubrificar os rolamentos. •Verifique se não há nenhum vazamento de gás, particularmente nos flanges e na conexão da tomada de pressão “Pr”. Procedimento de Start-up” e “Shut-Down”: 1. Válvula C está aberta. Válvulas A, B e D fechadas 2. Abra lentamente a válvula A 3. Quando o medidor parar de registrar, lentamente abra a válvula B 4. Lentamente feche a válvula C. “Shut-Down” • Abra a Válvula C • Lentamente feche a válvula B • Lentamente feche a válvula A. • Cuidadosamente abra a válvula D Processo de proving Definição - Processo de calibração/aferição da turbina que consiste, basicamente, em passar um volume de líquido conhecido (o mais parecido com o líquido a ser medido no processo) pelo meter e dividir pelo ISV (volume medido pelo meter e corrigido pelos CTL e CPL). O resultado desse processo é a obtenção de um meter factor. A norma API-12.2.3 fornece a base teórica, procedimentos, equações e especifica o processo de proving, além das informações mandatórias no relatório de proving. Tipos de provers Prover tipo U – Prover do tipo deslocamento, na qual uma esfera de elastômero desloca um volume conhecido de um trecho de tubulação (seção calibrada em condições específicas) delimitado por sensores que detectam a passagem da esfera. Tópicos da AGA 7 1996 (Measurement of Gas by Turbine Meters) • A AGA 7 relata e é limitada a medidores de gás tipo turbina, de fluxo axial, onde fluxo de gás passa através do corpo do medidor e movimenta o rotor de medidor • Cobre a medição de gás referente a instalação, operação, práticas de calibração e métodos de cálculo para determinar a vazão volumétrica e mássica. Não cobre os equipamentos usados para determinação de pressão, temperatura, densidade e outras variáveis que devem ser conhecidas para a determinação confiável da quantidade de gás medida. O medidor tipo turbina consiste de três componentes básicos: O corpo, o mecanismo de medição e dispositivos de saída. Tópicos da AGA 7 1996 (Measurement of Gas by Turbine Meters) No corpo da turbina deve constar os seguintes dados: Nome do fabricante Máxima capacidade da turbina Máxima pressão de operação O número de série O sentido de fluxo Tópicos da AGA 7 1996 (Measurement of Gas by Turbine Meters) Os dispositivos de saída podem ser mecânicos e/ou saída de pulsos elétricos. Para medidores com dispositivos mecânicos, o conjunto da engrenagem intermediária deve ser marcada com a relação de rotação, excluindo as engrenagens de mudança de rotação, sendo que estas últimas devem ter estampada o tamanho e o número de dentes. Para medidores com saída de pulsos, a saída inclui um sistema de detecção de pulsos e todas as conexões necessárias para transmitir a informação do número de rotações do rotor da turbina. Tópicos da AGA 7 1996 (Measurement of Gas by Turbine Meters) O uso de condicionadores de fluxo é recomendado para eliminar as turbulências . Turbulências podem ser originadas pelas tubulações,válvulas ou reguladores localizados a montante da turbina. Dispositivos como reguladores de pressão ou válvulas parcialmente fechadas não é recomendado ficarem próximo do medidor. Quando estes são necessários, devem ficar a adicional oito diâmetros nominais a montante ou adicional dois diâmetros nominais a jusante, somados aos valores recomendados de montagem da linha. Tópicos da AGA 7 1996 (Measurement of Gas by Turbine Meters) substancias estranhas na linha podem causar problemas para as turbinas. Filtros são recomendados quando a presença destas substancias podem ser encontradas. súbita sobrevelocidade no rotor da turbina podem causar sérios danos no mecanismo de medição. Extremas velocidade do gás podem ocorrer quanto pressurizando, purgando ou drenando o medidor. Instalações onde líquido pode ser encontrado, devem ser designados para previnir o acúmulo de líquido no medidor ou nos trechos retos. MEDIÇÃO DE TEMPERATURA: para que turbulências sejam o mínimo, é recomendado que o sensor de temperatura seja localizado no espaço entre um a cinco diâmetros nominais a jusante do medidor. Deve ser localizado a montante de qualquer válvula ou restritor de fluxo. O poço de temperatura é para ser instalado de forma a garantir que a medição de temperatura não seja influenciada pela transferência de calor proveniente da tubulação. Tópicos da AGA 7 1996 (Measurement of Gas by Turbine Meters) MEDIÇÃO DE PRESSÃO: a tomada de pressão é proporcionada pelo fabricante no corpo da turbina. MEDIÇÃO DE DENSIDADE: devem ser instalados a jusante da turbina. Turbinas devem ser pressurizadas e colocadas em operação lentamente. A abertura rápida de válvulas de bloqueio irá resultar em dano para os rolamentos do rotor Medidores que usam gás sujo, requer atenção com mais freqüência do que os que usam gás limpo. Algumas turbinas são equipadas com pontos de lubrificação externa dos rolamentos Medidor de Vazão por magnetismo O princípio de medição é baseado na lei de Faraday que diz que: “Quando um condutor se move dentro de um campo magnético, é produzida uma força eletromotriz (f.e.m.) proporcional a sua velocidade.” Vamos supor que nós temos um campo magnético, com densidade de fluxo magnético igual a B (gauss), aplicado a uma seção de uma tubulação com diâmetro D (m). Se a velocidade média do fluido que passa pela tubulação é igual a V (m/s), quando colocamos um par de eletrodos em uma posição perpendicular ao fluxo magnético, teremos uma força eletromotriz E(V) induzida nestes eletrodos, e a sua amplitude dada por: E = B . D . V Medidor de Vazão por magnetismo B Densidade do fluxo magnético [ weber/m 2 ] D Distância entre os eletrodos [m] V Velocidade do fluxo [m/s] E Tensão induzida [Volts] Medidor de Vazão por magnetismo A vazão (Q) de um fluido em um tubo é dada por: Tirando o valor da velocidade (V) da equação acima e substituindo na equação anterior. Teremos a vazão (Q) dada em função da densidade de fluxo magnético (B), força eletromotriz induzida (E) e o diâmetro da tubulação. Medidor de Vazão por magnetismo Observações: 1 - É de suma importância que a parede interna da tubulação não conduza eletricidade e que a parte do tubo ocupada pelo volume definido pelas bobinas não provoque distorções no campo magnético. 2 - As medições por meio de instrumentos magnéticos são independentes de propriedades do fluido, tais como a densidade, a viscosidade, a pressão, a temperatura ou mesmo o teor de sólidos. 3 - Que o fluxo a ser medido seja condutor de eletricidade. Medidor de Vazão por magnetismo Medidor de Vazão por magnetismo Medidor de Vazão por magnetismo Medidor de Vazão por Eletromagnetismo Medidor de Vazão por Deslocamento Positivo(Rotativo) Principio de operação: a medição é feita por meio de dois rotores no formato de um “oito” que rotaciona/conta o volume predeterminado no interior da câmara.4 vezes por revolução uma unidade fixa de volume passa como indicado abaixo Medidor de Vazão por Deslocamento Positivo(Rotativo) Medidor de Vazão por Deslocamento Positivo(Rotativo) Medidor de Vazão por Deslocamento Positivo(Rotativo) Medidor de Vazão(Roots Meters) Medidor de Vazão por Deslocamento Positivo(Rotativo) Instalação Condições gerais: o gás deve ser limpo e livre de líquidos, sujeira e materiais estranhos que possam danificar o mecanismo rotativo do medidor. Em casos onde o gás não é limpo ou em caso de dúvida, é recomendado que um filtro de gás seja instalado a montante da instalação do medidor.Limpe toda a tubulação a montante antes de instalar o medidor. Redutores, joelhos, “tês” e válvulas podem ser conectadas diretamente no medidor. Normalmente a ponta de prova de temperatura pode ser ataxado ao medidor através de poço de temperatura que tem o diâmetro interior de 6 mm. Medidor de Vazão por Deslocamento Positivo(Rotativo) Instalação Condições gerais: •Se o medidor rotativo for instalado na vertical, e extremamente recomendado que a vazão seja de cima para baixo. Caso tenha que ser de baixo para cima, o medidor deve ser protegido com um filtro no lado de saída para prevenir contra queda de impurezas no interior do medidor. •Se houver líquidos no gás ou umidade, a tubulação deverá está inclinada para assegurar que líquidos sejam drenados para longe do medidor. •O medidor deverá ser protegido contra vibração excessiva. Acessórios eletrônicos devem ser protegidos contra os efeitos do tempo(ambiente) e de condições extremas de temperatura. •A temperatura do gás poderá estar entre -20º C a +60º C Ao receber o medidor: 1. Verificar se não foi danificado durante o transporte e desembalagem 2. Antes de retirar da embalagem confira se o equipamento está de acordo com o pedido 3. Verificar se o equipamento veio com o certificado do fabricante e certifique-se que a informações concernentes à calibração, faixa de pressão, temperatura, etc... Estão de acordo com a instalação 4. Verificar se o óleo lubrificante, conexões eletrônicas e instruções de instalação estão incluídas 5. Remova as tampas plásticas de entrada e saída do medidor, e assegure-se que os rotores giram livremente ( um jato de ar ou um sopro pode ser usado para testar) 6. Os rotores não podem parar abruptamente ou apresentar sinais de desbalanceamento Instalando o medidor: • Certifique-se que a instalação está limpa, livre de limalhas, areia e outras partículas ou líquidos • Certifique-se que a face dos flanges do medidor e da tubulação são idênticas • Se a instalação é nova, é recomendado o uso de um filtro bem fino a montante do medidor • Observe o sentido do fluxo, pela seta, ao colocar o medidor. Observe o nível do óleo pelo visor de vidro localizado na frente e na parte traseira do medidor • O medidor deve ser colocado em serviço abrindo a válvula lentamente para pressurizar a linha numa taxa ( não menos de 15 segundos) que permita aceleração gradual dos rotores do medidor. O choque de uma abertura rápida da linha pode danificar o mecanismo interno do equipamento. Instalando o medidor: • Verifique quanto à presença de vazamentos, principalmente em torno dos flanges e da conexão Pr • Assegure-se que o contador está girando corretamente Inspeções periódicas o medidor é vulnerável a condições de operação fora do especificado. É prudente desta forma, periodicamente inspecionar as condições do equipamento, principalmente quando uma sobrepressão tenha ocorrido, ou se a instalação tem sido submetido a vibrações anormais e ainda se o gás temse tornado excessivamente contaminado. • Alguns fabricantes recomendam a troca do óleo entre 5 a 10 anos, dependendo das condições de serviço. Checagem do nível de óleo deve ser feitas periodicamente, observando o visor do medidor. Medidor de Vazão por Deslocamento Positivo(Rotativo) Medidor de Vazão por Deslocamento Positivo(Rotativo) Medidor de Vazão por Deslocamento Positivo(Rotativo) Medidor de Vazão por Deslocamento Positivo(Rotativo) Funcionamento:Utiliza dois rotores, que são impelidos pelo líquido que passa. Um pickup detecta os pulsos, onde cada pulso representa um volume conhecido. O fator K converte os pulsos em unidade de engenharia. Medidor de Vazão por Deslocamento Positivo(Rotativo)
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