Instrumentos de Vazão

Adrielle C. Santana

Instrumentação

Instrumentação

Instrumentação

Introdução

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 velocidade com a qual um fluido escoa.

Introdução

Introdução

Introdução

Para garantir que determinados ingredientes são fornecidos a uma taxa adequada durante o processo de mistura.

Para evitar que a certa vazão (elevada), ocorra:

• Aumento da Pressão a nível perigoso

• Temperatura excessiva

• Vazamentos de fluidos

Aplicação

Critérios para a escolha do medidor

Métodos de medição de vazão

Medição por Pressão Diferencial

Deprimogênios

Se denomina assim ao elemento primário cuja instalação produz diferença de pressões (perda de carga), que se vincula com a vazão do fluido que circula, em uma relação determinada.

A sua função é aumentar a velocidade do fluido, diminuindo a área da seção em um pequeno comprimento para haver uma queda de pressão. A vazão pode então ser medida a partir desta queda.

� = ��

Medição por Pressão Diferencial

Medição por Pressão Diferencial

Medição por Pressão Diferencial

A relação entre a taxa de fluxo e diferença de pressão é determinada pela equação de Bernoulli.

Em que � é a densidade do fluido e f representa as perdas totais (atrito, turbulência, etc).

Que pode ser trabalhada e escrita como (Foustet al, 1981; Janna, 1993):

Medição por Pressão Diferencial

A constante C0 depende do fator de compressibilidade do fluido, do tipo de medidor e da razão de áreas das secções transversais (medidor e tubulação), perdas por atrito e características de viscosidade do fluido, densidade do fluido e se os parâmetros do medidor e do fluido são fixos.

Ver Foust et al, 1981; Janna, 1993 e Mecatrônica, 2006 para mais detalhes.

Medição por Pressão Diferencial

Vantagens

Tais medidores são aplicados a uma grande variedade demedições, envolvendo a maioria dos gases e líquidos,inclusive fluidos com sólidos em suspensão, bem comofluidos viscosos, em uma faixa de temperatura e pressãobastante ampla.

Desvantagem

Perda de carga que o medidor causa ao processo, sendo aplaca de orifício o dispositivo que provoca a maior perdade carga.

Medição por Pressão Diferencial

Medição por Pressão Diferencial

Placa de Orifício

Medição por Pressão Diferencial

Consiste em uma placa precisamente perfurada, a qual é instalada perpendicularmente ao eixo da tubulação.

É essencial que as bordas do orifício estejam sempre perfeitas, porque se ficarem imprecisas ou corroídas pelo fluido, a precisão da medição será comprometida. Costumeiramente, essas bordas são fabricadas com aço inox, monel, latão etc., dependendo do fluido.

Monel: ligas de 65-70%Ni (níquel) e 20-30%Cu (cobre), com adição de diversos outros elementos, como ferro, manganês, silício, enxofre, titânio e alumínio, dependendo das propriedades necessárias.

O correto dimensionamento e instalação de placas de orifício é absolutamente essencial, e está bem documentado na Norma Internacional ISO 5167.

Medição por Pressão Diferencial

ISO 5167

Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full.

Medição de vazão de fluídos por dispositivos de pressão diferencial, inserido em condutos de seção transversal circular.

ISO: International Organization for Standardization

Medição por Pressão Diferencial

Medição por Pressão Diferencial

Medição por Pressão Diferencial

Medição por Pressão Diferencial

Tipos de Orifício

Medição por Pressão Diferencial

Um fluxo laminar é definido como um fluxo em que o vetor velocidade é aproximadamente constante em cada ponto do fluido. Num fluxo laminar as linhas de corrente não se cruzam, tal como descrito pela figura.

Medição por Pressão Diferencial

Tubo Venturi

Medição por Pressão Diferencial

Tubo Piezométrico = Manômetro

Trata-se de uma única unidade simples que possui uma curta garganta estreitada entre duas seções cônicas.É usualmente instalado entre dois flanges, numa tubulação, sendo seu propósito acelerar o fluido e temporariamente baixar sua pressão estática. A recuperação de pressão em um tubo Venturi é bastante eficiente. Seu uso é recomendado quando se deseja um maior restabelecimento de pressão e quando o fluido medido carrega sólidos em suspensão. O Venturi produz um diferencial menor que uma placa de orifício para uma mesma vazão e diâmetro igual à sua garganta.

Medição por Pressão Diferencial

Medição por Pressão Diferencial

Tubo Pitot

Medição por Pressão Diferencial

Consta de dois tubos justapostos sendo que um é colocado de modo a medir a pressão estática existente e mais a pressão dinâmica devido à velocidade do fluido. O outro tubo mede somente a pressão estática.

A diferença entre as duas tomadas de pressão fornecem junto a equação de Bernoulli a velocidade do fluido. Conhecendo a área da secção do tubo calcula-se a vazão.

Medição por Pressão Diferencial

Medição por Pressão Diferencial

Medição por Pressão Diferencial

Evita congelamento de água no tubo da umidade que entra nos voos.

Medidor Tipo Annubar

• O Annubar é um dispositivo de produção de pressão diferencial que ocupa todo o diâmetro do tubo.

• Um Annubar consiste em vários tubos pitotcolocados ao longo de um tubo para fornecer uma aproximação do perfil de velocidade, e o fluxo total pode ser determinado com base nas múltiplas medições.

Medição por Pressão Diferencial

Medição por Pressão Diferencial

Medição por Pressão Diferencial

Rotâmetro

Sem vazão: flutuador na base do tubo.

Flutuador bloqueia base do tubo.

Com vazão: a pressão diferencial, somada ao efeito de empuxo do líquido, excede a pressão igual ao peso do flutuador, então ele sobe e flutua na corrente.

Flutuador ascende: a área anular entre a parede do tubo de vidro e a periferia do flutuador aumenta.

Rotâmetro

Quanto maior a área anular menor é o diferencial de pressão devido ao flutuador.

O flutuador ficará em equilíbrio dinâmico quando a pressão diferencial através do flutuador, somada ao efeito do empuxo, contrabalançar o seu peso.

Cada posição do flutuador corresponde a um valor determinado de vazão, e somente um.

Rotâmetro

P v

Rotâmetro

Bibliografia

- Sistemas de Medição de Vazão – Professora Ninoska Bojorge – Departamento de Engenharia Química e de Petróleo – UFF

- Janna , W.S. 1993 . Introduction to Fluid Mechanics . PWS Publishing Co. , Boston .

- Mecatrônica Atual, 2006. Medição de vazãocom placa de orifício. Disponível em: http://www.mecatronicaatual.com.br/educacao/1379-medio-de-vazo-com-placa-de-orifcio.