Aluno: João Pedro Scheurich – ECA2013

Apresentação em tema: "Aluno: João Pedro Scheurich – ECA2013"— Transcrição da apresentação:

1 Aluno: João Pedro Scheurich – ECA2013
Medição de Vazão Aluno: João Pedro Scheurich – ECA2013

2 Introdução Na maioria das operações realizadas nos processos industriais é muito importante efetuar a medição e o controle da quantidade de fluxo de líquidos, gases e até sólidos granulados, não só para fins contábeis, como também para a verificação do rendimento do processo;

3 Vazão - Definição Vazão é a quantidade volumétrica ou gravimétrica de determinado fluido que passa por uma determinada seção de um conduto que pode ser livre ou forçado por uma unidade de tempo. Ou seja, vazão é a rapidez com a qual um fluido escoa; Vazão Volumétrica é a quantidade de volume de um fluido que escoa por um duto em unidade de tempo; Vazão Gravimétrica é a quantidade de massa de um fluido que escoa por um duto em unidade de tempo considerada;

4 Tabela de Conversão de Unidades

5 Aplicação da Medição de Vazão
Garantir que determinados ingredientes sejam fornecidos a uma taxa adequada durante o processo de mistura; Evitar que uma certa vazão elevada possa causar: Aumento da Pressão a nível perigoso; Temperatura excessiva; Vazamentos de fluidos.

6 Métodos de Medição de Vazão

7 Medição por Pressão Diferencial
Medem a diferença de pressão causada por um elemento que oferece uma resistência á passagem do fluido (Elementos Deprimogênios); Os Elemeantos Deprimogênios mais utilizados são: Placa de Orificio, Tubo de Venturi e Tubo de Pitot/Anubar; O fluxo é obtido através da equação de Bernoulli.

8 Medição por Pressão Diferencial – Placa de Orifício
O sensor consiste em placas precisamente perfuradas, as quais são instaladas perpendicularmente ao eixo da tubulação. É essencial que as bordas do orifício estejam sempre perfeitas para não comprometer a precisão da medição; Comumente, são fabricadas com aço inox, monel, latão, etc., dependendo do fluído; A placa de orifício é o sensor de vazão mais comumente utilizado, mas cria um ΔP grande não recuperável devido à turbulência em torno do prato.

9 Medição por Pressão Diferencial – Placa de Orifício
A relação entre a velocidade do fluido que passa através do orifício é proporcional à raiz quadrada da perda de pressão através dela; (Daniel Bernoulli (1738)) O correto dimensionamento e instalação de placas de orifício é absolutamente essencial, e está bem documentado na Norma Internacional ISO 5167.

10 Medição por Pressão Diferencial – Placa de Orifício (Tipos de Placa)
a) Orifício concêntrico: utilizada para líquidos, gases e vapor que não contenham sólidos em suspensão; b) Orifício excêntrico: utilizada quando tivermos fluído com sólidos em suspensão, os quais possam ser retidos e acumulados na base da placa, sendo o orifício posicionado na parte de baixo do tubo; c) Orifício segmental: destinada para uso em fluídos laminados e com alta porcentagem de sólidos em suspensão.

11 Medição por Pressão Diferencial – Placa de Orifício
Vantagens: Simples e robusto; Boa precisão; Instalação fácil; De baixo custo; Fácil manutenção e troca simples; Sem calibração ou simples recalibração é necessária para atender os cálculos, tolerâncias e de instalação segundo a norma ISO 5167. Desvantagens: Alta perda de carga; Baixa rangeabilidade; Sofre deformação devido ao vaivém e pode bloquear num sistema que está mal concebido ou mal instalado; A borda do orifício pode corroer ao longo do tempo afetando sua precisão. A inspeção regular e a substituição é necessária para garantir a confiabilidade.

12 Medição por Pressão Diferencial – Placa de Orifício (Aplicação Típica com Compensação)
Sistema de medição de Vazão por placa de Orifício com compensação de Temperatura e Pressão.

13 Medição por Pressão Diferencial – Tubo de Venturi
Combina dentro de uma unidade simples, uma curta garganta estreitada entre duas seções cônicas; Usualmente é instalado entre duas flanges, na tubulação; Seu propósito é acelerar o fluído e temporariamente baixar sua pressão estática; A recuperação de pressão em um tubo Venturi é bastante eficiente; Uso recomendado quando se deseja um maior restabelecimento de pressão e quando o fluido medido carrega sólidos em suspensão; Produz um diferencial menor que uma placa de orifício para uma mesma vazão e diâmetro igual à sua garganta.

14 Medição por Pressão Diferencial – Tubo de Venturi
Os fluidos sob pressão, na passagem através de tubos convergentes ganham velocidade e perdem pressão, ocorrendo o oposto em tubos divergentes. (Giovanni B. Venturi (1797))

15 Medição por Pressão Diferencial – Tubo de Venturi
Vantagens: Boa Precisão (0,75%); Resistencia a abrasão e ao acumulo de sedimentos; Capacidade de medição de grande quantidade de escoamento de líquidos em grandes tubulações; Desvantagens: Custo elevado (20x mais caro que a placa de orifício); Dimensões grandes e incômodas; Dificuldade de troca uma vez que instalado;

16 Medição por Pressão Diferencial – Bocal (Nozzles)
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; Frequentemente utilizados como elementos de medição para o ar, gás e de vapor com alta velocidade.

17 Medição por Pressão Diferencial – Tubo de Pitot
Mede a diferença entre pressão estática e total da linha (Pressão dinâmica); Possui duas aberturas para medição, uma perpendicular ao eixo do fluxo e outra com a frente para o fluxo.

18 Medição por Pressão Diferencial – Annubar
É um dispositivo de produção de pressão diferencial que ocupa todo o diâmetro do tubo; Um Annubar consiste em vários tubos Pitot colocados através de um tubo para fornecer uma aproximação do perfil de velocidade; Tanto o tubo de pitot e Annubar contribuem ΔP muito pequenas.

19 Medição por Área Variável – Rotâmetro
São medidores de vazão por área variável, nos quais um flutuador varia sua posição dentro de um tubo cônico, proporcionalmente à vazão do fluido; Basicamente, um rotâmetro consiste de duas partes: um tubo de vidro policarbonato orientado verticalmente com a extremidade mais larga no topo. um flutuador que se moverá verticalmente, em função da vazão medida.

20 Medição por Área Variável – Rotâmetro
Vantegens: Saída linear; Simples e robusto; Queda de pressão é mínima e constante. Desvantagens: O tubo tem de ser montado verticalmente; Geralmente só indica o fluxo (não o mede).

21 Medição por Força Eletromagnética
Se baseiam na criação de potencial elétrico pelo movimento de um fluido condutor através de um campo magnético gerado exteriormente; Segundo a lei de Faraday, a tensão gerada, é diretamente proporcional à velocidade da vazão do fluido; Sua perda de carga é equivalente a de um trecho reto de tubulação, já que não possui qualquer obstrução.

22 Medição por Força Eletromagnética
Vantagens: Virtualmente insensíveis à densidade e à viscosidade do fluido de medição; Medição de produtos químicos altamente corrosivos, fluidos com sólidos em suspensão, lama, água, polpa de papel; Desvantagens: O fluído tem que ser eletricamente condutivo; Fluídos com propriedades magnéticas adicionam um certo erro de medição.

23 Medição por Revoluções - Turbina
Basicamente por um rotor montado axialmente na tubulação; Gira quando passa um fluido na tubulação; Indução de um ciclo de tensão alternada em uma bobina externa. A frequência dos pulsos gerados desta maneira é proporcional á velocidade do fluido.

24 Medição por Revoluções - Turbina
Vantagens: Precisão razoável (± 0,5% do valor real); Custo relativamente baixo; Bom para medir Vapor Aquecido ou fluidos com propriedades lubrificantes. Desvantagens: Calibração para uma pressão específica da linha; Direcionadores de fluxo são essenciais; Vapor úmido pode danificar a roda da turbina; Baixas vazões podem ser perdidas porque não há energia suficiente para girar a roda da turbina; Sensível à viscosidade; O fluido deve ser muito limpo (100 μm).

25 Medição por Revoluções – Deslocamento Positivo
Principio de funcionamento parecido com a turbina; Desenvolvido para aplicações onde os fluidos são extremamente viscosos; Aplicação: óleo BPF, mel, chocolate, resinas, vernizes, asfalto, óleos lubrificantes e outros.

26 Medição por Força - Efeito Coriolis
Mede através da oscilação opostas de tubos de medição onde passa-se o fluxo; A força de oposição á oscilação é proporciona a massa de fluido que está passando; leitura direta da vazão mássica com grande precisão (0,1% Liquidos, 0,35% Gases); Medição, independe das variáveis de processo; (densidade, viscosidade, condutibilidade, pressão, temperatura, perfil do fluído); Grande aplicabilidade desde indústria alimentícia, farmacêutica, química, papel, petróleo.

27 Medição por Tempo – Ultrassom
Usam a velocidade do som como meio auxiliar de medição; Os transdutores podem ser presos à superfície externa da tubulação ou em contato direto com o Fluido; Os transdutores-emissores de ultra-sons consistem em cristais piezoelétricos; Os medidores podem ser do tipo Tempo de Transito ou do tipo Efeito Dopler.

28 Medição por Tempo – Ultrassom (Tempo de Transito)
Um ultrassom é transmitido de um sensor a outro e baseia-se no tempo de trânsito de sinais no meio; Pode ser tanto na direção do fluxo, quanto o contrário; A diferença entre os tempos de trânsito é proporcional à velocidade do fluído.

29 Medição por Tempo – Ultrassom (Efeito Dopler)
Os transdutores-emissores projetam um feixe contínuo de ultrassom; Os ultrassons refletidos por partículas no fluído têm sua frequência alterada proporcionalmente a velocidade; Adequados para medir vazão de fluídos que contêm partículas capazes de refletir ondas acústicas.

30 Medição por Temperatura – Transporte Térmico
Consiste em dois PT-100; Um aquece o gás e o outro mede temperatura próximo ao primeiro PT-100; O que aquece é ajustado de forma a obter uma diferença de temperatura constante entre eles; Com o aumento de fluxo de gás, a corrente necessária para manter a diferença constante aumenta proporcionalmente.

31 Medição por Frequência – Vortex
Através de uma restrição introduzida no duto, vórtices são formados; A frequência do vórtice é proporcional ao fluxo volumétrico; Sensores medem os pulsos de pressão exercida pelos vortex e transformam em pulsos elétrico.

32 Conclusão Para determinar a aplicação correta de um medidor de vazão é necessário conhecer as característica do fluído, instalação e condições de operação. Devido a uma enorme oferta de medidores de vazão com aplicações e tecnologias das mais diversificadas, a escolha do medidor apropriado é relativamente simples nas aplicações clássicas, porém, para aplicações especificas esse processo se dificulta devido a constante evolução dos medidores, influenciando diretamente na performance e custos do equipamento.

33 Referências SANTOS, Michelle Mendes. Medição de Vazão. Disponível em: < vazao.pdf>. Acesso em: 13 abr SCHNEIDER, Paulo Smith. Medição de Velocidade e Vazão de Fluidos. Disponível em: < Acesso em: 13 abr BOJORGE, Ninoska. Sistemas de Medição de Vazão. Disponível em: < eq/images/stories/Aula05_Instrumen_Vazao2sem2014.pdf>. Acesso em: 13 abr ORELLANA, Evaristo. Medição de Vazão. Disponível em: < Acesso em: 04 abr