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Instrumentação Vazão

Jun 03, 2018

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ubirajaracavaco
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  • 8/12/2019 Instrumentao Vazo

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    Medio de Vazo

    Na maioria das operaes realizadas nos processos

    industriais muito importante efetuar a medio e o controle

    da quantidade de fluxo de lquidos, gases e at slidos

    granulados,

    no s para fins contbeis, como tambm para a verificaodo rendimento do processo.

    Assim, esto disponveis no mercado diversas tecnologias de

    medio de vazo cada uma tendo sua aplicao mais

    adequada conforme as condies impostas pelo processo.

    Vazo pode ser definida como sendo a quantidade

    volumtrica ou mssica de um fluido que passa atravs deuma seo de uma tubulao ou canal por unidade de tempo.

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    Medio de Vazo

    Vazo Volumtrica

    definida como sendo a quantidade em volume que escoa atravsde uma certa seo em um intervalo de tempo considerado. representado pela letra Q e expressa pela seguinte equao:

    Q = V/t Onde: V = volume e t = tempo

    Unidades de Vazo Volumtricas

    As unidades de vazo volumtricas mais utilizadas so: m 3 /s, m 3/h, l/h, l/min GPM, Nm 3 /h e SCFM.

    Na medio de vazo volumtrica importante referenciar ascondies bsicas de presso e temperatura, principalmente paragases e vapor pois o volume de uma substncia depende da pressoe temperatura a que est submetido.

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    Medio de Vazo

    Vazo Mssica

    definida como sendo a quantidade em massa de um fluidoque atravessa a seo de uma tubulao por unidade detempo. representada pela letra Qm e expressa pela seguinteequao:

    Qm = m/t

    Onde:

    m = massa

    t = tempo

    Unidades de Vazo Mssica

    As unidades de vazo mssica mais utilizadas so: kg/s, kg/h,T/h e Lb/h.

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    Medio de Vazo

    Conceitos Bsicos

    Viscosidade: definida como sendo a resistncia ao escoamentode um fluido em um duto qualquer. Esta resistncia provocar umaperda de carga adicional que dever ser considerada na medio devazo.

    Viscosidade absoluta ou dinmica: Define-se como sendo oatrito interno num fluido, que se ope ao movimento relativo de suasmolculas e ao movimento de corpos slidos que nele estejam. representada pela letra grega (mi).

    Viscosidade Cintica: a relao entre a viscosidade absoluta e

    a massa especfica de um fluido, tomados mesma temperatura. representada pela letra (ni)

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    Medio de Vazo

    Conceitos Bsicos

    Tipos de escoamentos:

    Regime Laminar: Se caracteriza por umescoamento em camadas planas ouconcntricas, dependendo da forma do duto,sem passagens de partculas do fluido deuma camada para outra e sem variao develocidade, para determinada vazo.

    Regime turbulento: Se caracteriza por umamistura intensa do lquido e oscilaes develocidade e presso. O movimento daspartculas desordenado e sem trajetriadefinida.

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    Medio de Vazo

    Nmero de Reynolds

    Nmero adimensional utilizado para determinar se o escoamento seprocessa em regime laminar ou turbulento. Sua determinao importante com parmetro modificador dos coeficientes de descarga

    Observao:Na prtica, se Re > 2.320,o fluxo turbulento, casocontrrio sempre laminar.

    Nas medies de vazo naindustria, o regime de

    escoamento na maioriados casos turbulento comRe > 5.000.

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    Medio de Vazo

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    Medio de Vazo

    Medio por elementos deprimognios

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    Medio de Vazo

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    Medio de Vazo por Placa de Orifcio

    De todos os elementos primriosinseridos em uma tubulao paragerar uma presso diferencial e

    assim efetuar medio de vazo, aplaca de orifcio a mais simples,de menor custo e portanto a maisempregada.

    Consiste basicamente de umachapa metlica, perfurada de forma

    precisa e calculada, a qual instalada perpendicularmente aoeixo da tubulao entre flanges.Sua espessura varia em funo dodimetro da tubulao e da pressoda linha.

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    Medio de Vazo por Placa de Orifcio

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    Medio de Vazo por Placa de Orifcio

    O dimetro do orifcio calculado de modo que seja o maispreciso possvel, e suas dimenses sejam suficientes paraproduzir mxima vazo uma presso diferencial mximaadequada.

    As placas de orifcio so costumeiramente fabricadas com aoinoxidvel, monel, lato, etc. A escolha depende da natureza do

    fluido a medir.Vantagens da Placa: Instalao fcil, Econmica , Construo

    simples e de fcil manuteno.

    Desvantagem da Placa:Alta perda de carga

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    Medio de Vazo por Placa de Orifcio

    a) Orifcio Concntrico: para lquidos, gases e vapor que no contenhamslidos em suspenso

    b) Orifcio excntrico: Utilizada quando tivermos fluido com partculas emsuspenso, os quais possam ser retidos e acumulados na base da placa,sendo o orifcio posicionado na parte de baixo do tubo

    c) Orifcio segmental: Tem abertura para passagem de fluido disposta emforma de segmento de crculo. destinada para uso em fluidos laminadose com alta porcentagem de slidos em suspenso.

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    Medio de Vazo por Placa de Orifcio

    Tipos de Contorno do Orifcio:

    Orifcio com bordo quadrado: Suasuperfcie forma um ngulo de 90 comambas as faces da placa, empregado

    em tubulaes maiores que 6. No utilizada para medies de vazo defluidos com N de Reynolds baixo.

    Orifcio com bordo arredondado: utilizado para fluidos altamenteviscosos onde o N de Reynolds esta

    em torno de 300. Orifcio com bordo quadrado e face

    da jusante em ngulo de 45: deuso geral. O chanfro na face jusanteserve para diminuir a turbulncia e seungulo por variar de 30 a 45.

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    Medio de Vazo por Placa de Orifcio

    Tomadas de Impulso em placas de Orifcio:

    Tomadas no Flange: Os flanges para placas de orifcio, j so feitas com ofuro das tomadas, perfurados e com rosca. Os flanges podem ser dotipo rosqueado ou soldado.

    Vantagens: Orifcio com bordo arredondado: utilizado para fluidos altamente

    viscosos onde o N de Reynolds esta em torno de 300.

    Orifcio com bordo quadrado e face da jusante em ngulo de 45: de uso geral. O chanfro na face jusante serve para diminuir a

    turbulncia e seu ngulo por variar de 30 a 45.

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    Medio de Vazo por Placa de Orifcio

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    Medio de Vazo por Placa de Orifcio

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    Medio de Vazo por Tubo de Venturi

    TUBO VENTURI

    O tubo Venturi, combina dentro de uma unidade simples,uma curta garganta estreitada entre duas sees cnicase est usualmente instalado entre duas flanges, numatubulaes. Seu propsito acelerar o fludo e

    temporariamente baixar sua presso esttica.

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    Medio de Vazo por Tubo de Venturi

    TUBO VENTURIA recuperao de presso em um tubo Venturi bastanteeficiente, sendo seu uso recomendado quando se deseja ummaior restabelecimento de presso e quando o fluido medidocarrega slidos em suspenso. O Venturi produz umdiferencial menor que uma placa de orifcio para uma mesmavazo e dimetro igual sua garganta.

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    Medio de Vazo por Tubo de Venturi

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    Medio de Vazo por Bocal (Flow Nozzle)

    O Bocal de vazo (Flow nozzle) , em muitos aspectos um meiotermo entre a placa de orifcio e o tubo Venturi. O perfil dos bocaisde vazo permite sua aplicao em servios onde o fludo abrasivoe corrosivo. O perfil de entrada projetado de forma guiar a veiafluda at atingir a seo mais estrangulada do elemento demedio, seguindo uma curva elptica (projeto ASME) ou

    pseudoelptica (projeto ISA). Seu principal uso em medio devapor com alta velocidade, recomendado p/ tubulaes > 50mm.

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    Medio de Vazo por Tubo Pitot

    um dispositivo para medio de vazo atravs da velocidadedetectada em um ponto da tubulao.

    O tubo de Pitot um tubo com uma abertura em sua extremidade,sendo esta colocada na direo da corrente fluida de um duto. Adiferena da presso total e a presso esttica da linha nos dara presso dinmica, a qual proporcional ao quadrado davelocidade.

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    Medio de Vazo por Tubo PitotVazo

    Tubo Pitot

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    Medio de Vazo por Annubar

    O Annubar um dispositivo deproduo de pressodiferencial que ocupa todo o

    dimetro do tubo . O annubar projetado para medir a vazototal , de forma diferente dosdispositivos tradicionais depresso diferencial . Ideal paramedio de gs e vapor numavariedade de industrias, tais

    como:Produo de leo e gs,refinaria, petroqumica,Energia, utilidades, papel ecelulose.

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    Medio de Vazo por Turbina

    Um medidor de vazo tipo turbina, conforme a figuraa seguir, consiste basicamente de um rotor provido depalhetas, suspenso numa corrente de fluido com seueixo de rotao paralelo a direo do fluxo. O rotor acionado pela passagem de fluido sobre as palhetas emngulo; a velocidade angular do rotor proporcional velocidade do fluido que, por sua vez, proporcional vazo do volume. Uma bobina sensora na parte externado corpo do medidor, detecta o movimento do rotor.

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    Medio de Vazo por Turbina

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    Medio de Vazo por Turbina

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    Medio de Vazo por Turbina

    Esta bobina alimentada, produzindo um campo magntico. Como aspalhetas do rotor so feitas de material ferroso, medida que cadapalheta passa em frente bobina corta o campo magntico e produz umpulso. O sinal de sada uma seqncia de pulsos de tenso, em que cadapulso representa um pequeno volume determinado de lquido. O sinal

    detectado linear com a vazo. Unidades eletrnicas associadas

    permitem indicar a vazo unitria ou o volume totalizado, podendoefetuar a correo automtica da temperatura e/ou presso e outrasfunes.

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    Medio de Vazo por Turbina

    Um medidor de turbina uma unidade verstil: possui uma faixa depresso e temperatura muito ampla., e uma vez que o mesmo fabricado em ao inoxidvel, compatvel com

    uma ampla faixa de fluidos. Estes, todavia, devem ser relativamentelimpos, no ter alta viscosidade e a vazo deve ser em regime laminar.

    Linearizadores de Fluxo

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    Medio de Vazo por Turbina

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    Medidor de Vazo por magnetismo

    O princpio de medio baseado na lei de Faraday que diz que:

    Quando um condutor se move dentro de um campo magntico, produzida uma fora eletromotriz (f. e. m. ) proporcional a suavelocidade.

    Vamos supor que ns temos um campo magntico, com densidadede fluxo magntico igual a B (gauss), aplicado a uma seo de umatubulao com dimetro D (m).

    Se a velocidade mdia do fluido que passa pela tubulao igual aV (m/s), quando colocamos um par de eletrodos em uma posio

    perpendicular ao fluxo magntico, teremos uma foraeletromotriz E(V) induzida nestes eletrodos, e a sua amplitudedada por:

    E = B . D . V

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    Medidor de Vazo por magnetismo

    B Densidade do fluxo magntico [ weber/m 2 ]D Distncia entre os eletrodos [m]

    V Velocidade do fluxo [m/s]

    E Tenso induzida [Volts]

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    Medidor de Vazo por ultra-som

    Vantagens:No produz queda de pressoAmpla rangebilidade ( 50:1)Fluxo bi-direcional

    Sem partes mveisBaixo custo de manutenoInsensvel contaminao

    AplicaesMedio para transferncia de

    custdia (modelo com 3 ou 5 paths)Controle de compressores de gsPlantas de processamento de gsEstaes de medio e regulaoTermeltricas a gs

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    Rotmetros

    Rotmetros so medidores de vazo por reavarivel, nos quais um flutuador varia sua posiodentro de um tubo cnico, proporcionalmente vazo do fluido.Basicamente, um rotmetroconsiste de duas partes:

    1) Um tubo de vidro de formato cnico, o qual colocado verticalmente na tubulao em quepassar o fluido que queremos medir. Aextremidade maior do tubo cnico ficar voltadapara cima.

    2) No interior do tubo cnico teremos um flutuadorque se mover verticalmente, em funo da vazomedida.

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    Rotmetros

    Princpio BsicoO fluido passa atravs do tubo da base para o topo.Quando no h vazo, o flutuador permanece na base dotubo e seu dimetro maior usualmente selecionado de talmaneira que bloqueie a pequena extremidade do tubo,

    quase que completamente. Quando a vazo comea e ofluido atinge o flutuador, o empuxo torna o flutuador maisleve; porm, como o flutuador tem uma densidade maiorque a do fluido, o empuxo no suficiente para levantar oflutuador.

    A rea de passagem oferece resistncia vazo e a quedade presso do fluido comea a aumentar. Quando apresso diferencial, somada ao efeito de empuxo dolquido, excede a presso devido ao peso do flutuador,ento o flutuador sobe e flutua na corrente fluida.

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    Rotmetros

    Com acoplamento magntico

    Conexes flangeadas, roscadas ousanitriasDimetro: de DN 1/2" a 4"Presso at 100 kgf/cm

    Temperatura at 300CMedio de lquidos e gases,inclusive lquidos no transparentesInstalaes com presses etemperaturas elevadasLquidos corrosivos

    Acessrios: contato eltrico, transmissorde sinal eletrnico, transmissor de sinalpneumtico, totalizador, jaqueta deaquecimento, jaqueta de resfriamento,radiador, sistema de amortecimento

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    Rotmetros

    Com cone de medio em vidro

    Conexes flangeadas, roscadasou para mangueira

    Dimetro das conexes: 1/4" a 4"Presso mxima: 10 kgf/cm (videcatlogo)Temperatura at 120CMedio de lquidos transparentes e gasesLquidos corrosivos

    Cone de medio em vidro borosilicatoEscala: gravada no cone de medio ouexterna (montada na lateral do corpo)Acessrios: contato eltrico, protetor deacrlico e escala dupla

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    Rotmetros

    Com cone de medio em material sinttico

    Conexes flangeadas, roscadas ou paramangueiraDimetro das conexes: 1/4" a 1/2"Presso mxima: 10 kgf/cm

    Temperatura at 120CMedio de lquidos transparentes e gasesLquidos corrosivosTemperatura at 100CCone de medio em polisulfona ou

    policarbonatoAcessrios: contato eltrico, proteo deacrlico, escala dupla

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    Vazo

    Coriolis

    A tecnolog ia Coriol is oferece mui tas vantagens sobre as

    tecnologias tradicionais de medio volumtricas, tanto

    para lquidos como para gases.

    Medio de mltiplas variveis:

    Taxa de vazo mssica

    Taxa de vazo volumtr ica

    Densidade

    Temperatura

    Alta preciso (+/-0.1%) e repet ibi lidade que sign ifi camelhoria na qualidade dos produtos e reduo de

    desperdcios. Fcil instalao porque no exige

    montagem especial, nem condic ionamento da vazo e

    nem trechos retos so requisi tados.

    Baixa manuteno por no ter partes mveis

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    Vazo

    Coriolis

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    Vazo

    Coriolis _ Principio de operao

    Vibrao do tubo:

    O fluido do processo dividido em duas partes,

    cada parte passando por umdos tubos do medidor

    Coriolis.

    Durante o funcionamento,uma bobina pressa a um dos

    tubos recebe pulsos que

    fazem os tubos oscilarempara cima e para baixo, emoposio de um em relao

    ao outro.

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    Vazo

    Coriolis _ Principio de operao

    Gerao do Sinal:

    O conjunto im-bobina, chamado depick-offs, so montados nos tubos.

    As bobinas so montadas de umlado do tubo e os ims so montadosno tubo oposto.Cada bobina movimenta-se atravsdo campo magntico uniforme doim adjacente.

    A voltagem gerada em cada bobina(pickoff) produz um sinal senoidal. Osinal senoidal produzido devido aomovimento relativo de um tubo emrelao ao outro.

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    Vazo

    Coriolis _ Principio de operao

    Sem vazo :

    Os tubos oscilam 180 graus de umem relao ao outro, quando um

    tubo move-se para baixo o outromove-se para cima e vice-versa.

    Ambas as bobinas Pickoffs umano lado de entrada e outra no lado

    de saida do tubo geram umaonda senoidal de corrente

    continuamente quando os tubos

    esto vibrando. Quando no hvazo, as ondas senoidais esto

    em fase.

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    Vazo

    Coriolis _ Principio de operao

    Sem vazo : Sem efeito

    Coriolis

    Sem vazo, no h o efeitoCoriolis e as ondas

    senoidais produzidas estoem fase uma com a outra.

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    Vazo

    Coriolis _ Principio de operao

    Com vazo : Efeito Coriol is

    Quando o fluido passa pelos tubos sensores, a Fora de Coriolis so induzidas. Esta

    fora faz com que os tubos se encurvem um em oposio ao outro. Quando um tubo estase movendo para cima durante metade do ciclo de vibrao, o fluido circulante no interiordo tubo se ope ao movimento pressionando o tubo para baixo.

    Tendo o momento ascendente do tubo passado pela curva, o fluido saindo do sensorresiste tendo este movimento vertical reduzido. Isto causa o encurvamento do tubo.

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    Vazo

    Coriolis _ Principio de operao

    Vazo - Delta-T:

    Como resultado do encurvamento dostubos, as ondas senoidais geradas pelas

    bobinas de pickoffs esto agora fora defase porque o lado de entrada fica

    atrasado em relao ao lado de saida.

    A diferena de tempo entre as ondassenoidais medida em microsegundos e

    chamada de Delta-T.

    O Delta-T diretamente proporcional taxa de fluxo de massa. Um grande Delta-

    T significa uma grande quantidade demassa circulando.

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    Vazo

    Coriolis _ Principio de operao

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    Vazo

    Medidor t ipo Diafragma (Residencial)

    Este medidor do tipo volumtrico por diafragma aptopara a medio de consumo domstico de gsnatural, GLP ou manufaturado. Suas caractersticasde fabricao asseguram alta confiabilidadeoperacional durante longos anos sem manuteno.

    Por ser de tamanho compacto, facilita seu manuseio einstalao.

    Caractersticas Funcionais

    O princpio de funcionamento consiste em um sistema

    de canaiscomunicantes entre as quatro cmaras que, enquantose enchem,

    movimentam os diafragmas que coordenam a carga edescarga do sistema, acionando a vlvula rotativa quemovimenta o sistema de integrao.

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    Vazo

    Totalizador

    O totalizador do tipo ciclomtrico com 8 dgitosfabricado em termoplstico de engenharia,

    protegido por tampa de policarbonato de timatransparncia e alta resistncia ao impacto,provido de marcao para leitura tica.

    Medidor t ipo Diafragma (Residencial)

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    Vazo

    Medidor tipo Vrtex

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    Vazo

    Medidor tipo Vrtex

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    Vazo

    Medidor Calorimtrico

    Teoria de funcionamento: Usado para lquidos, estemedidor de vazo baseado no principio calorimtrico. Aface inferior do sensor aquecida a poucos graus acimada temperatura do fluido medido. Quando o fluido escoa,o aquecimento gerado no sensor transferido para ofluido, resfriando assim o sensor. O processo deresfriamento uma medida precisa da velocidade dofluido.

    O sinal do sensor comparado com os dadosmemorizados no microcontrolador. Um sinal de

    alarme/ou sinal analgico de 4 a 20 mA que proporcional velocidade do fluido, estar disponvel nasada do equipamento se a velocidade do fluido desviardo valor da velocidade desejada .

    O microcontrolador permite que o transmissor sejafacilmente calibrado e feita a compensao datemperatura.