Elementos primrios de medio (VAZO)Robson da Silva MagalhesSetembro 2011Sumrio3. Tipos e especificao de medidores de vazo.Elementos primrios de medio:Quantidade fsica Definio: Quantidade fsica qualquer coisa que possa ser medida, Medir uma quantidade expressar, Seu valor quantitativo; Unidade (nome ou smbolo); Incerteza; Probabilidade associada incerteza.Quanto incerteza..., quando nada for informado, ela pode ser considerada como a metade da menor diviso. Toda vez que fizermos uma leitura analgica que tenha uma escala e um ponteiro, devemos escrever n algarismos garantidos (certeza) e atribuir apenas 01 interpolado.Quantidade fsica Tipos de Quantidades: Extensivas e intensivas;As extensivas so indicativas de quantidades e portanto so adicionveis. Ex.: massa, carga eltrica, etc.As intensivas so indicativas de intensidade e no so adicionveis. Ex.: temperatura, potencial eltrico, nvel, etc.Quantidade fsica Tipos de Quantidades: Extensivas e intensivas Pervariveis e transvariveisVazo uma pervarivel. A pervarivel s existe quando houver um circuito fechado onde ela possa circular. Quando h uma vazo estabilizada em uma tubulao, a vazo constante em qualquer ponto da tubulao.Transvarivel aquela que existe entre dois pontos. Exemplos de transvarivel: tenso eltrica e presso. Sempre deve-se definir o valor zero de referncia de uma transvarivel.Medir uma Pervarivel e mais difcil que medir uma TransvarivelQuantidade fsica Tipos de Quantidades: Extensivas e intensivas Pervariveis e transvariveis Contnuas e discretasContnuas: caractersticas mensurveis que assumem valores em uma escala contnua (na reta real), para as quais valores fracionais fazem sentido. Usualmente devem ser medidas atravs de algum instrumento. Exemplos: peso (balana), altura (rgua), tempo (relgio), presso arterial.Discretas: caractersticas mensurveis que podem assumir apenas um nmero finito ou infinito contvel de valores e, assim, somente fazem sentido valores inteiros. Geralmente so o resultado de contagens. Exemplos: nmero de filhos, nmero de bactrias por litro de leite, nmero de cigarros fumados por dia.Quantidade fsica Tipos de Quantidades: Extensivas e intensivas Pervariveis e transvariveis Contnuas e discretas Mecnicas e eltricas.Vazo uma quantidade extensiva, pervarivel, contnua e mecnica.Variveis de processo Presso Temperatura Vazo Nvel.Na indstria de controle de processo contnuoh quatro variveis medidas, quecorrespondem a cerca de 90 a 95% de tudoque medido e controlado:Medio de uma varivelDefinio:A medio de vazo inclui no seu sentido mais amplo, a determinao da quantidade de lquidos, gases e slidos que passa por um determinado local na unidade de tempo; podem tambm ser includos os instrumentos que indicam a quantidade total movimentada, num intervalo de tempo.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Medio de vazoVazo Volumtrica: Qv= v / tVazo Mssica: Qm= m / t Volume; Massa; Tempo; Velocidade; Viscosidade; Densidade; Presso; Temperatura; Condutividades eltrica e termal.Medio de vazoTipos de quantidades associadas vazo:3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Volume, massa e tempo:Por definio, Vazo volumtrica = volume/tempo Vazo mssica = massa/tempoMedio de vazoVolume de gases depende da presso e da temperatura.Massa de qualquer fluido independe da presso e da temperatura.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Vazo e velocidade:Medio de vazoVelocidade est relacionada com a vazo volumtrica do fluido na tubulao:H uma relao entre a vazo volumtrica, a velocidade e a rea.Todos os medidores que funcionam sob esse princpio requerem trecho reto a montante (geralmente expresso em mltiplo de dimetro) com o objetivo de desenvolver plenamente o perfil de velocidade(regime turbulento).A tubulao deve estar sempre cheia.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Vazo e velocidade:Medio de vazoA partir da medio da velocidade pode-se inferir (medir) o valor da vazo volumtrica.Medidores que usam esse princpio:Turbina, Placa, Venturi, Pitot, Annubar, V Cone, Magntico, Ultra-snico, Vortex.Todo medidor tem requisitos e restries que precisam ser observados. Exemplo Placa de orifcio: como dimensionar, instalar, posicionar as tomadas, normas que regulamentam, trechos retos necessrios, condies de fluxo (numero de Reynolds maior que 5000) , tamanhos de 2 a 40 polegadas (fora disso no esta coberta pela norma), velocidade subsnica, vazo monofsica, etc.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Vazo e Presso:Medio de vazoPresso faz fluido escoar na tubulao.Presso garante tubulao cheia.Presso afeta:O que diferencia um fluido incompressvel de um fluido compressvel o nmero de Mach (0.3 compressvel). Velocidade o liquido em uma tubulao 1 a 10 m/s (Gs: aprox. dez vezes maior).Qual a diferena entre vlvula de segurana e vlvula de alvio?A vlvula de segurana para gs (ou vapor) e a vlvula de alvio para liquido. Densidade (gs) Viscosidade (lquido) Compressibilidade (gs)3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Vazo e Presso:Medio de vazoPresso faz fluido escoar na tubulao.Presso garante tubulao cheia.Presso afeta:Medio de gs requer compensao da presso. Densidade (gs) Viscosidade (lquido) Compressibilidade (gs)3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Vazo e Temperatura:Temperatura afeta: Volume medido de gases e lquidosMedio de vazoQuando ns medimos o volume de um gs em uma determinada presso e em uma determinada temperatura, eu preciso transferir esse volume para uma condio padro (CPTP Condio Padro de Temperatura e Presso): CNTP: 101,325 kPa absolutos a 0oC ou 273,15 K; CPTPANP: 101,325 kPa absolutos a 20oC ou 293,15 K; CPTP ISO 5024: 101,325 kPa absolutos a 15oC ou 278,15 K. 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Vazo e Temperatura:Temperatura afeta: Volume medido de gases e lquidos Desempenho do instrumentoMedio de vazoA temperatura afeta o desempenho do instrumento (O que esta escrito no catlogo do instrumento s vale para instrumento novo, calibrado e a uma temperatura de 242oC e umidade relativa de 5010% Condio padro de catlogos).3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Vazo e Temperatura:Temperatura afeta: Volume medido de gases e lquidos Desempenho do instrumento Componentes eletrnicos do instrumentoMedio de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Vazo e Temperatura:Temperatura afeta: Volume medido de gases e lquidos Desempenho do instrumento Componentes eletrnicos do instrumento Tubulaes Medio de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Vazo e Temperatura:Medio de vazoMedio de gs requer compensao da temperatura e presso e de lquido pode requerer compensao da temperatura(amnia).Quando se vende massa... 01 quilograma de massa um quilograma de massa em qualquer condio de presso e temperatura, porm, quando vende-se volume tem-se que dizer qual a condio para que haja significado.No hidrmetro de sua casa no se faz a compensao de temperatura porque o erro absorvido pela incerteza do instrumento.Gasolina do posto: volume pequeno (Faz-se compensao s no caminho)3) Tipos e especificao (medidores de vazo): Volumtrica ou mssica ; Ideal ou real; Laminar ou turbulenta; Uniforme ou no-uniforme; Compressvel ou incompressvel; Rotacional ou irrotacional; Monofsica ou bifsica; Newtoniana ou no newtoniana.Medio de vazoTipos de Vazo:3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Volumtrica ou mssica:Tipos de vazoMaioria dos medidores sente vazo volumtrica.Medidores diretos de massa:A vantagem de medir diretamente a vazo mssica que no necessrio compensar a presso e a temperatura. Coriolis TermalMassa = volume x densidade.Densidade difcil de medir.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Volumtrica ou mssica:Tipos de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Volumtrica ou mssica:Tipos de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Ideal ou real:Tipos de vazoFluido ideal: no viscoso (viscosidade zero).Fluido real: viscoso.Na prtica, todo fluido possui viscosidade e por isso a sua velocidade tangente parede interna da tubulao zero (nula).Gs tem menor viscosidade que lquido.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Ideal ou real:Tipos de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Laminar ou turbulenta:Tipos de vazoMaioria das vazes industriais turbulenta.Maioria dos medidores s mede vazo turbulenta (Re>104). Velocidade mdia=70% da velocidade mxima.Confuso entre turbulncia (perturbao)e perfil de velocidade.Regime turbulento pode ser: Nmero de Reynolds maior que 4 000 Perfil de velocidade no uniforme3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Laminar ou turbulenta:Tipos de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Turbulncia:Tipos de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Laminar ou turbulenta:Tipos de vazoTurbulncia por ser provocada por: Curvas na tubulao Colocao de protuberncia na linha (TE) Colocao de restrio (vlvula)Correo por: Retificador ou condicionar de vazo, Trecho reto com tamanho suficiente. 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Compressvel e no compressvel:Tipos de vazoO lquido incompressvel (Volume independe da presso) mas pode depender da temperatura.Gs e vapor so compressveis (volume depende da presso e aumenta com a temperatura).Massa independe da presso e temperatura.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Rotacional e irrotacional:Tipos de vazoRotao provocada por uma mudana do plano da vazo: Curva T Curva duplo T Vlvula Obstculo Entrada de vazo perpendicular. 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Rotacional e irrotacional:Tipos de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Monofsica ou bifsica:Tipos de vazoGeralmente se tem interesse em apenas uma fase. Instrumento mede tudo (todas as fases) que passam por ele.Interferncias: Gs entranhado em lquido - desaerador Condensado em gases purgador Slidos em lquidos e gases - filtro3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Monofsica ou bifsica:Tipos de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Monofsica ou bifsica:Tipos de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Monofsica ou bifsica:Tipos de vazoExemplo medio multifsica (gua, leo e gs) com associao de trs medidores: Um medidor de densidade, Um medidor % gua, Um medidor de vazo total, Inseri os sinais em um modelo, Obtm-se medida de vazo leo, gs e gua. Preciso de 5% (prtica) no aceita pela ANP. 3) Tipos e especificao (medidores de vazo): Cavitao Flacheamento (flashing) Pulsao Golpe de arete Perda de carga na tubulao Conexes Vlvulas Outros sensoresMedio de vazoDistrbios na medio:3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Flacheamento e Cavitao:Distrbios na medioFlacheamento (flashing) a formao de bolhas de vapor do lquido Cavitao a formao de bolhas de vapor do lquido e depois a sua imploso Esses fenmenos so provocados por: Elevao da temperatura Queda de presso esttica (restrio na tubulao) abaixo da presso de vapor. 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Flacheamento (Flashing)Presso Distncia Lquido evapora e permanece gs Pv3) Tipos e especificao (medidores de vazo):CavitaoPvPresso Distncia Lquido evapora e depois o gs volta a ficar liquidoComo evitar a cavitao? Aumentar a presso. Reduzir a temperatura. Diminuir o P. Abaixar a Presso de Vapor.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Efeitos da CavitaoComo identificar a cavitao? Rudo e vibrao (Rudo acima de 80 dBA). O sinal desaparece no medidor.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Pulsao:Distrbios na medioPulsao provocada por bomba ou compressor reciprocanteEliminada ou diminuda por amortecimento conseguido atravs de: Glicerina do dial Restrio na linha de presso. 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Registro de vazo pulsada:Distrbios na medioEsse grfico o registro da vazo com uma medio por placa de orifcio. Estamos vendo uma tpica no conformidade, ou seja, uma medio de vazo feita em uma vazo muito baixa. O ideal para uma medida de vazo com placa de orifcio que a vazo seja medida em torno de 80% do span do medidor.Ex.: A incerteza de um manmetro pode ser especificada como 2:1:2 = Incerteza: 2% fundo de escala de (0 a 25)% e (75 a 100)%; 1% de (25 a 75%).Limite de incerteza para medio de gs ANP = 1,5 %.Instalao certa.Medidor certo.Ponto de trabalho errado... No conformidade.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Golpe de arete:Distrbios na medioAparecimento de contrapresso quando se interrompe bruscamente uma vazo como no fechamento rpido de vlvulaAnlogo lei de Lenz, na Eletricidade :dtdFk P =Lenz: o sentido da corrente o oposto da variao do campo magntico que lhe deu origem.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Parmetros do golpe de arete:Distrbios na medioComprimento da tubulao a montante do ponto de fechamento abrupto. Velocidade do fluido inicialmente sob condio de regime permanente.Densidade do fluido.Propriedades elsticas da tubulao e do fluido.Velocidade de fechamento da vlvula.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Vazo em tubulaoO caminho mais empregado para transportar o fluido entre dois pontos da planta a tubulao com seo circular.A no ser que seja dito diferente, as palavras tubo e tubulao sempre sero referidas a um condute fechado, com seo circular e com dimetro interno constante.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Vazo em tubulao3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Tubulao industrialA norma mais conhecida sobre tubulao industrial a ASME B36.10/19.Entre 1/4 e 12, o dimetro nominal no corresponde nenhuma dimenso fsica do tubo. Para um mesmo dimetro nominal, a espessura, definida pelo schedule, afeta o dimetro interno.Acima de 14, o dimetro nominal o dimetro externo.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Tubulao industrialSEES TRANSVERSAIS EM TUBOS DE 1 DE DIMETRO NOMINAL:3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Tubulao industrial3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Flanges da tubulao industrialA norma mais conhecida sobre flanges a ANSI B16.1/5/36 (ASME 16.47).Tipos de flanges: Face ressaltada, Solda de pescoo. Classes de flanges: 150 psi, 300 psi, ..., 3 000 psi.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Perda de carga na tubulao Vazo a mesma em qualquer ponto da tubulao (lei da continuidade).Presso cai ao longo da tubulao. Conexes T, Y, L, Solda de pescoo, Sensores, Curvas, Dispositivos que provocam queda: Filtros, Trocador de calor, Redutor, Expansor. 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Conexes de tubulao intrusivas3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Acessrios da tubulaoParmetros da tubulao que influem na perda de carga da vazo. Material de que o tubo feito, Mtodo de fabricao, Dimetro da tubulao, Tratamento da superfcie e a Idade da tubulao. 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Acessrios da tubulaoA vazo em uma tubulao reta com seo circular sofre uma queda da presso ao longo da linha, dada pela equao de Darcy-Fanning ou de Darcy-Weisbach.22L vP fD = f - coeficiente adimensional chamado de fator de atrito de Darcy, L/D - razo entre o comprimento e o dimetro do tubo, densidade do fluido, v velocidade mdia do fluido , 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Perda de carga na tubulao Coeficiente de descarga de um instrumento: Para FE (placa de orifcio tpica) = 0,6 Para FE (Venturi) = 0,9 (custa 100 x mais que uma placa de orifcio). Relao entre a vazo real (vazo obtida com um instrumento instalado) e a vazo ideal (vazo obtida sem a presena do instrumento).Um FO um orifcio de vazo (restrio de vazo pelo aumento da resistncia ao fluxo atravs da insero de grande perda de carga). Um FE um instrumento para medio de vazo (furo calibrado) elemento deprimognio. Baixo custo de calibrao (no precisa de padro de vazo).3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Perda de carga na tubulao 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Acessrios de vazo Tubo medidor (meter run).Porta placa ou vlvula Daniels ou Pecos.Retificador de vazo.Distribuidor (Manifold).Filtros de medidores.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Tubo de medio (meter run):Acessrios de vazoDispositivo auxiliar para melhorar preciso da medio de vazo atravs Dimenso correta do dimetro do tubo Melhor acabamento do tubo Tubo e medidor concntrico Trechos retos garantidosA norma (ANP) exige que voc calibre a placa a cada ano e o trecho reto a cada trs anos. Com o tubo de medio pode-se conseguir da ANP um aumento dos prazos de inspeo dos trechos retos.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Tubo de medio (meter run):Acessrios de vazoEspecificado em norma (AGA 3): Acabamento Circularidade, etcTodo medidor de vazo, toda vlvula e todo trecho reto deve ser de menor dimetro nominal que a tubulao. Isso melhora o desempenho da medio e aumenta a economia na instalao do sistema. Toda vez que voc encontrar do mesmo tamanho ser m f do fornecedor.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Tubo de medio (meter run):Acessrios de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Placa em meter run:Acessrios de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Porta placa:Acessrios de vazoDispositivo auxiliar que permite retirada e colocao da placa em linha, com processo rodandoJustificvel quando se tem troca frequente de placa de orifcio Tambm chamada de Vlvula Daniels ou Vlvula Pecos3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Porta placa:Acessrios de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Porta placa e meter run:Acessrios de vazoAs tomadas de temperatura (segunda a norma) precisam se localizar a jusante.Nessa instalao, existem trs tomadas de temperatura presentes visando permitir o uso de diferentes tipos de placas (conforme o valor de caracterstico de cada placa). Conforme o valor de , a distncia da tomada de temperatura normatizada. 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Contorno (bypass):Acessrios de vazoQuando no se tem um porta placa, pode-se usar um bypass para permitir a retirada de um sensor.Em transferncia de custdia e medio fiscal, no se pode ter bypass na medio (a menos que tambm se tenha medio no bypass). 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Contorno (bypass):Acessrios de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Retificador de vazo:Acessrios de vazoDispositivo auxiliar utilizado para eliminar perturbaes e redemoinhos da vazoAplicado quando no se tem trechos retos suficientesVazo contnua turbulenta (Re > 104)Custa caro.Produz perda de carga adicional. 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Retificador de vazo:Acessrios de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Condicionador de vazo:Acessrios de vazoDispositivo auxiliar utilizado para eliminar perturbaes na vazo e desenvolver plenamente o perfil de velocidade.Aplicado quando no se tem trechos retos suficientesVazo contnua turbulenta (Re > 104)Custa muito caroProduz perda de carga adicional. 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Condicionador de vazo (Zanker):Acessrios de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Condicionador e retificador (Norma ISO 5167):Acessrios de vazo3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Distribuidor ou tramo:Acessrios de vazoDispositivo auxiliar com vrios ramos (tramos) para facilitar, atravs de alinhamentos convenientes, Medio de vazo Bombeamento de fluidos Calibrao de medidores3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Skid de medio ou tramoPoo de TemperaturaQual seria o TAG do transmissor de presso diferencial de um sensor de vazo?FT3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Skid de medio ou tramoVoc pode ter vrias medies em paralelo (usando medidores menores).Voc pode usar o sensor mais recentemente instalado como padro para calibrao dos demais. 3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Filtro:Acessrios de vazoDispositivo auxiliar para proteger frgeis medidores de vazo (Ex.: turbina) de sujeiras e slidos em suspensoInstalado a montante do medidorCusta caroProduz perda de carga adicional e provoca perturbao.Precisa ser limpo ou trocado periodicamente.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Filtro:Acessrios de vazoQual o sentido do fluxo?Antes do medidor: Filtro Trecho reto (retificador)Depois: Tomada de temperatura3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Medio de vazoEstado fsico da matria: Gases - compressveis Lquidos - incompressveis Slidos (Balana dinmica e sensor de velocidade)Em relao ao gs, medies em lquido possuem: Melhor preciso Maior previsibilidadeQuase sempre, mais fcil medir lquido do que gs.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Fluidos medidosSlida - medio com esteiraLquida - fluido incompressvelGasosa - fluido compressvelMudanas de estado em funo da presso e temperatura Cavitao Flacheamento (flashing)Estados da Matria:3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Fluidos medidosCom duas ou mais fases no jato da vazoMisturas sujasFluido no newtoniano (viscosidade depende da tenso de cisalhamento)Com temperatura e presso extremasFluidos altamente corrosivos ou erosivosCom perturbaes a montanteVazes pulsantesFluidos muito viscososFluidos ruins de medir:Baixa velocidade provoca: Incrustao Deposio3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Fluidos medidosEstados da Matria:O que acontece com: um liquido quando aumento muito a vazo? Ele Vaporiza (Flacheamento). um gs quando eu aumento muito a vazo?Ter um limite de vazo = Vazo crtica ou chocada.Elementos deprimognios so utilizados para medir vazo subsnica.A vazo snica pode ser utilizada para calibrao de um medidor.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Calibrao, Aferio, Verificao e Ajuste:Conhecendo os termos...Segundo o VIM (Verso aps 2008), calibrar e aferir a mesma coisa, com preferncia para calibrar. A ANP inseriu o termo verificao. Um exemplo VERIFICAO:Por no existir um determinado padro em sua regio, voc envia um instrumento para calibrao em So Paulo. Esse instrumento submetido calibrao e transportado (retornando as suas instalaes). Voc no tem controle sobre s condies de transporte e ir verificar esse instrumento comparando-o com outro igual ou pior que ele.Qualquer empresa pode realizar uma calibrao desde que possua um padro rastreado internacionalmente ou nacionalmente.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Calibrao, Aferio, Verificao e Ajuste:Conhecendo os termos...Calibrao: Comparar com um padro rastrevel.Verificao: Avaliar se instrumento continua conforme.Ajuste: retirar o erro sistemtico (aplicvel apenas a alguns instrumentos).Em uma turbina (medidor de vazo) no h ajuste. A calibrao informar os fatores operacionais desse medidor.Em um termopar ou placa de orifcio, a calibrao indicar a continuidade ou no do uso do instrumento.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Fluidos medidosLquido colocado em um container ir ench-lo at o seu volume, qualquer que seja o formato do container.Gs ir encher completamente o container onde ele colocado. Lquido possui uma superfcie livre e incapaz de se expandir sem limites.Lquidos e Gases:3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Fluidos medidosGs possui alta compressibilidade, que a medida da sua reao variao da presso.O lquido comparativamente muito pouco compressvel e seu estado pode ser definido apenas pela temperatura.A densidade do lquido varia pouqussimo (com a presso e com a temperatura) e a densidade do gs varia muito (com a presso e a temperatura).Lquidos e Gases:3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Fluidos medidosO lquido e o gs se comportam de modo diferente quanto viscosidade e a temperatura:Lquidos e Gases: Quanto maior a temperatura, menor a viscosidade do lquido. Quanto maior a temperatura maior a viscosidade do gs.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Mecnica dos FluidosEstuda fluido em repouso ou em movimento.Trata da: Presso. Temperatura. Velocidade. Deformao. Compresso. Expanso dos fluidos.3) Tipos e especificao (medidores de vazo):A Conservao da Massa estabelece que a vazo mssica igual em qualquer ponto da tubulao. A quantidade de fluido (em massa) movendo-se atravs de um medidor no aumentada e nem reduzida, quando vai de um ponto 1 para um ponto 2. Esta lei chamada tambm de Lei da Continuidade. Conservao da massa3) Tipos e especificao (medidores de vazo):A quantidade de fluido vazando constante nos pontos 1 e 2.Conservao da massa3) Tipos e especificao (medidores de vazo):Conservao da massa ou equao da continuidade: o que entra igual ao que sai.Conservao da massaEquao da continuidade:Q D1v1D2v2D2v3( ) ( ) ( )... 323222121v4Dv4Dv4DQ===3 3 2 2 1 1v A v A v A = = =... v v v3 2 1< 50mm.Medio de Vazo por Presso DiferencialBocal de Vazo:Grande rigidez e estabilidade.Usado como padro primrio de vazo.Bocal (Flow nozzle)3) Medio de Vazo (volumtricos)Dispositivo usado para calibrar outros medidores de vazo de gs.Por causa de sua geometria, tamanho, acabamento, construo, presso de entrada e presso de sada, pode-se estabelecer uma vazo de passagem constante e conhecida (vazo chocada).Bocal snico3) Medio de Vazo (volumtricos) um dispositivo para medio de vazo atravs da velocidade detectada em um ponto da tubulao. 3) Medio de Vazo (volumtricos)O tubo de Pitot um tubo com uma abertura em sua extremidade, sendo esta colocada na direo da corrente fluida de um duto. A diferena da presso total e a presso esttica da linha nos dar a presso dinmica, a qual proporcional ao quadrado da velocidade.Medio de Vazo por Presso DiferencialTubo Pitot:3) Medio de Vazo (volumtricos)2 20 0 1 10 10 1 0 0 112 2 Ze v 0 e ainda p:2ddp v p vZ Zg gComo Z p ptem sepv g + + = + += = == =presso dinmica =peso especfico do fluido =acelerao da gravidadeMedio de Vazo por Presso DiferencialTubo Pitot:Pela equao manomtrica se tem:3) Medio de Vazo (volumtricos)0 1- ( - )d mp p p h = =( )2mrealv g h = 2dgv p= =peso especfico do fluido de medio =peso especfico do fluido medidoMedio de Vazo por Presso DiferencialTubo Pitot:3) Medio de Vazo (volumtricos)Tendo a velocidade real e estando o tubo de Pitot no eixo da tubulao......pode-se determinar a vazo do escoamento?mx mdiav v =6049mx realv v =Medio de Vazo por Presso DiferencialTubo Pitot:3) Medio de Vazo (volumtricos)E se no estiver no eixo da tubulao?Adota-se o escoamento, por exemplo o turbulento, onde se sabe que:1(1 )nreal mxrv vR= Tendo-se a velocidade real calcula-se a velocidade mxima e mdia:mx mdiav v =6049Com a velocidade mdia verifica-se o Reynolds. Se no conferir, varia-se 7,8, Onde: 7para nmero de Reynolds inferior a 10 7para nmero de Reynolds superiores a 10Medio de Vazo por Presso DiferencialTubo Pitot:3) Medio de Vazo (volumtricos)adota-seatravscalcula-secalcula-seSim20/4/2005 - v3escoamentovelocidademdiaReynoldsvazose estiver certose estiver erradovolta-se e adotaoutro ...Medio de Vazo por Presso DiferencialTubo Pitot:E se no for turbulento?3) Medio de Vazo (volumtricos)Repete-se o procedimento anterior adotando-se o escoamento laminar, onde se tem:212real mxmxmdiarv vRvv (| |= ( |\ ( =Medio de Vazo por Presso DiferencialTubo Pitot:Usado como medidor porttil.Tubo Pitot3) Medio de Vazo (volumtricos)Tubo Pitot com vrios furosProprietrio: Heindrich (grupo Emerson).Annubar 3) Medio de Vazo (volumtricos)Instalao do Annubar 3) Medio de Vazo (volumtricos)Usado quando no se tem trecho reto suficiente.Preciso ruim.Aplicado principalmente em grandes tubulaes (hidreltricas).Cotovelo (elbow)3) Medio de Vazo (volumtricos)Cotovelo (elbow)3) Medio de Vazo (volumtricos) =3hRD 244 WW... a vazo mssica em libra por hora.h... a presso diferencial, expressa empolegadas de coluna d'gua.R... o raio da linha central do cotovelo,em polegadas.D... o dimetro da tubulao docotovelo, em polegadas.... a densidade de operao do fluido, em libra por p cbico.Medidor proprietrio da McCrometer.Tambm gera presso diferencial proporcional ao quadrado da vazo (perda de carga permanente pequena).Pouco conhecido e usado.Aplicado tipicamente em vapor dgua.V cone 3) Medio de Vazo (volumtricos)V cone 3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidor intrusivo, com energia extrativa, linear, com sada digital, com fator k de vazo volumtrica.Turbina medidora de vazo Tipos: Axial (convencional) - detector eltrico. Mecnica - auto alimentada. Insero - vazes pequenas, grandes tubulaes. Tangencial - vazes e tubulaes pequenas.3) Medio de Vazo (volumtricos)Acoplamento mecnico entre rotor e receptor.No requer alimentao externa.Maior robustez.Indicao ou totalizao local (no remota).Preciso mdia, 0,2 a 2 %.Aplicada em medio de leo cru.Caractersticas da turbina mecnica:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Operao da turbina mecnica:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Turbina com pequeno dimetro inserida em tubulao com grande dimetro.Pior desempenho.Posio correta da turbina critica para a preciso.Pequena perda de carga.Pode ser usada como medidor porttil.Turbina de insero:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Turbina de insero:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo O medidor constitudo basicamente por um rotor montado axialmente na tubulao. 3) Medio de Vazo (volumtricos)O rotor provido de aletas que o fazem girar quando passa um fluido na tubulao do processo . Uma bobina captadora com um im permanente montada externamente fora da trajetria do fluido ..Turbina medidora de vazo Turbina convencional:3) Medio de Vazo (volumtricos)Quando este se movimenta atravs do tubo , o rotor gira a uma velocidade determinada pela velocidade do fluido e pelo ngulo das lminas do rotor.Turbina medidora de vazo O medidor constitudo basicamente por um rotor montado axialmente na tubulao. Turbina convencional:3) Medio de Vazo (volumtricos)A medida que cada lmina passa diante da bobina e do im, ocorre uma variao da relutncia do circuito magntico e no fluxo magntico total a que est submetida a bobina . Verifica-se ento a induo de um ciclo de tenso alternada.Turbina medidora de vazo O medidor constitudo basicamente por um rotor montado axialmente na tubulao. Turbina convencional:3) Medio de Vazo (volumtricos)A frequncia dos pulsos gerados desta maneira proporcional velocidade do fluido e a Vazo pode ser determinada pela medio / totalizao de pulsos.Turbina medidora de vazo O medidor constitudo basicamente por um rotor montado axialmente na tubulao. Turbina convencional:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Turbina convencional:Princpio: rotor acionado pela vazo e um detector da sua velocidade angular gera uma frequncia linearmente proporcional vazo.Partes constituintes: corpo - materiais e conexes. rotor - nmero de palhetas. mancais - lquidos e gases. detector - mecnico, eletromagntico e RF.3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Turbina convencional:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Detectores da velocidade:A deteco da velocidade angular : Mecnica. Eltrica:o Magnticao Rdio frequncia .3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Turbina com detector magntico:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Turbina com detector magntico:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Turbina mecnica com totalizador:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Turbina Tangencial:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Fluido e turbina:A turbina de gs possui geometria e internos diferentes da turbina de lquido.Turbina de gs projetada para passar 7,48 vezes mais gs do que liquido, para o mesmo dimetro (7,48 gal = 1,00ft3).3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Fluido e turbina:Passar gs em turbina de lquido pode danific-la (cuidado em lavar com vapor turbina para lquido).Passar lquido em turbina de gs no h medio linear.Turbina para gs requer calibraes mais frequentes que as de lquido, nas mesmas condies.Faixa de vazo.Sensitividade (Fator K = pulso/vazo).Queda de presso.Condicionamento do sinal.Temperatura e presso do processo.Viscosidade do fluido.Densidade do fluido.Caractersticas da turbina:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Repetitividade (tpica de 0,1% V.M.)Linearidade (tpica de 0,5% V.M.)Rangeabilidade (10:1 a 100:1)Tempo de resposta (5 a 10 ms para 4).Desempenho da turbina:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Nmero de Reynolds.Viscosidade.Densidade.Instalao (trechos retos).Cavitao.Perfil da velocidade.Eroso e desgaste.Fatores de influncia:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Vantagens:Vantagens e desvantagens da turbina : Excelente desempenho (preciso 0,05% V.M.). Alta rangeabilidade (tpica de 10:1, at 100:1). Resposta rpida.Desvantagens: Frgil, s mede fluidos limpos. Medio afetada pela viscosidade e densidade. Grande perda de carga permanente. Calibrao requer padro de vazo.3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Aplicaes de altssima preciso (medidor master de calibrao).Transferncia de custdia de fluidos valiososAviao: consumo de combustvel.Sada de pulsos para totalizao.Aplicaes que requeiram alta repetitividade e rangeabilidade.Aplicaes da Turbina:3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo Normas de suporte:Turbina medidora de vazo e norma: Portaria 114 do INMETRO Norma ISO 9951 AGA Nr. 7 Enfoque das normas: Classifica os medidores, orienta a construo, Estabelece os erros admissveis Estabelece as especificaes para aprovao de modelo, fornece orientao para verificaes, Caracteriza as condies de uso.3) Medio de Vazo (volumtricos)Turbina medidora de vazo 3) Medio de Vazo (volumtricos) O medidor magntico de vazo seguramente um dos medidores mais flexveis e universais dentre os mtodos de medio de vazo.Medidor magntico 3) Medio de Vazo (volumtricos)Sua perda de carga equivalente a de um trecho reto de tubulao, j que no possui qualquer obstruo. virtualmente insensvel densidade e viscosidade do fluido de medio. O medidor magntico de vazo seguramente um dos medidores mais flexveis e universais dentre os mtodos de medio de vazo.Medidor magntico 3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidores magnticos so portanto ideais para medio de produtos qumicos altamente corrosivos, fluidos com slidos em suspenso, lama, gua, polpa de papel. Sua aplicao estende-se desde saneamento at indstrias qumicas, papel e celulose, minerao e indstrias alimentcias. O medidor magntico de vazo seguramente um dos medidores mais flexveis e universais dentre os mtodos de medio de vazo.Medidor magntico O medidor magntico de vazo seguramente um dos medidores mais flexveis e universais dentre os mtodos de medio de vazo.3) Medio de Vazo (volumtricos)A nica restrio, em princpio que o fludo tem que ser eletricamente condutivo. Tem ainda como limitao o fato de fluidos com propriedades magnticas adicionarem certo erro de medio.Medidor magntico Cria-se um campo eletromagntico por um par de bobinas excitadas por ou pulsado.Vazo medida passa atravs do tubo revestido por material isolante (teflon =resistente a vrios fluidos mau comportados).Gera uma que detectada por um par de eletrodos.Princpio de funcionamento :3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Princpio de funcionamento :3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Quando um fluido eletricamente condutor corta as linhas de fluxo de um campo magntico, gera uma diferena de potencial ou fora eletromotriz proporcional sua velocidade (que ser detectada pelos eletrodos).Lei de Faraday:Sendo o campo eltrico induzido, um elemento infinitesimal do circuito e / a variao do fluxo magntico. Uma maneira alternativa de se representar na forma da diferena na funo do campo magntico :Tubo medidor magntico:Sistema de medio magntica: Bobinas de excitao Eletrodos de deteco Caixa de ligaes eltricas Conexes com processo.Transmissor.Cabo coaxial (opcional).3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Construo mecnica do tubo:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Par de bobinas externas de excitao. Cria um campo magntico que ser cortado pelo fluido condutor.Podem ser ligadas em srie ou paralelo.Potncia tpica: 10 a 100 W.Circuito deve eliminar tenso de quadratura (efeito transformador).Bobinas do tubo medidor:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Podem ser:Conexes do tubo medidor: Flangeadas com face ressaltada (comum) - ANSI 150 ou 300, DIN PN 6 a 40. Tipo wafer (politicamente incorreta) para ser montado entre flanges.Deve haver continuidade eltrica entre a tubulao e o tubo magntico.3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Conexes do tubo medidor:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Embora simtrico, deve-se respeitar o sentido na montagem do medidor (Indicado pelo fabricante).H dois compartimentos separados:Caixa de ligaes eltricas: Entrada alimentao das bobinas de excitao (110 V, 60 Hz ou pulsada) Sada do tubo: tenso de mV, 60 Hz ou cc pulsada.Deve ter classificao mecnica compatvel: NEMA 4 ou IEC IP 65.Podem ser usadas em Zona 2 (Baixa probabilidade de atmosfera explosiva).Transmissor tem classe T3 (180 oC).3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Caixa de ligaes eltricas:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Material isolante eletricamente para evitar curto circuito da tenso induzida.Default: Teflon e Perfluoroalkoxy (PFA).Outros materiais: cermica, borracha, poliuretano, elastano.Depende da corroso e eroso (velocidade mxima: 9 m/s).Revestimento do tubo medidor:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Captam a tenso induzida pelo fluido.Materiais: ao inoxidvel no magntico, tntalo, tungstnio, monel, platina, titnio.Geometria: atravessa o revestimento e tangencia a superfcie interna.Cabea com formato especial.Pode haver limpador ultra-snico.Eletrodos do tubo medidor:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Revestimento e eletrodos:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Converter o sinal que sai do tubo medidor em um sinal padro de 4 a 20 mA cc (para registro e controle).Opcionalmente, pode se ter a sada de pulsos (para totalizao).Sada digital: HART, FoxCom, FF.Montagem: remota ou integral.Transmissor de vazo:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Transmissor remoto ou integral:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Transmissor e tubo medidor podem ser integrais. Quando separados, ligados por cabo coaxial rigorosamente blindado (pois o sinal pode ser alternado, baixa frequncia)Comprimento mximo: determinado pelo dimetro do tubo e condutividade do fluido (fabricante fornece bacos).Cabo de ligao:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico timo desempenho (Rangeabilidade alta, Excelente preciso, Altssima estabilidade) .Manipula fluidos difceis (corrosivos, sujos).Praticamente no produz perda de presso.Pouca manuteno.Trecho reto reduzido.Trabalho submerso.Independe de densidade ou viscosidade.Presso alta e baixa.Vantagens :3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Fluido medido deve ser eletricamente condutor.Calibrao requer padro de vazo.Requer alimentao eltrica. necessrio aterrar o fluido.Relativamente caro.Desvantagens:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Primeira opo para medir fluidos difceis (corroso, sujeira) mas condutor eltrico.Dimetros variam de 3 a 3000 mmParmetros de seleo:Aplicaes do medidor magntico:Incerteza da medio depende de: Custo de propriedade Instalao Fluido medido Desempenho do medidor3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Fluido precisa ser eletricamente condutor: condutividade mnima de 1 a 5S/cm Especiais: 0,05 a 0,1 S/cm (Siemens/cm)Medidor no afetado pela temperatura, presso, viscosidade, nmero Reynolds H limite para velocidade do fluido:Fluido medido: 1 m/s para ser detectado 9 m/s para no provocar eroso3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Condutividades tpicas:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Alta preciso: 0,2% do V.M.Alta estabilidade, implicando em longo perodo de calibrao Calibrao no afetada pela variao da condutividade, densidade, turbulncia e viscosidade do fluidoRequer ajuste de zero (CA) por causa da polarizao no fluido, corrente parasita no tubo,efeito capacitivo da fiao.Desempenho do sistema:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor magntico Princpio de funcionamento: o fluido medido passa atravs do medidor de Deslocamento Positivo em volumes discretos conhecidos que so totalizados, mecnica ou eletricamente. um totalizador de vazo; cada volume discreto gera um pulso.Medidor intrusivo, energia extrativa, linear.Fluido medido:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivoLmina rotatria.Pisto oscilante.Pisto reciprocante.Disco nutante.Engrenagens ovais.Lbulo.Tipos de Medidores:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivo So aqueles que o fludo, passando em quantidades sucessivas pelo mecanismo de medio faz com que o mesmo acione o mecanismo de indicao.3) Medio de Vazo (de quantidade)Medidor a deslocamento positivo So este medidores que so utilizados para serem os elementos primrios das bombas de gasolina e dos hidrmetros. Exemplo: disco nutante, pisto rotativo oscilante, pisto alternativo, ps, engrenagem, etc.3) Medio de Vazo (de quantidade)Medidor a deslocamento positivoLminas tensionadas por molas, que selam o lquido entre o rotor e a caixa, transportam fluido da entrada para sadaMede produtos de petrleo (gasolina, diesel, querosene)Preciso: 0,05 a 0,1% do V.M.Operam at 7 MPa (1000 psi) e 180 oC.com lminas rotativas:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivocom lminas rotativas:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivoDuas engrenagens ovais acopladas giram em sentidos contrrios pela presso diferencial entre entrada e sada Cada giro completo transporta 4 volumes discretos entre entrada e sada Relao da rotao e volume transferidoSistema de indicao e totalizao acoplado ao sistema de engrenagens.com engrenagens:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivoPreciso tpica de 0,3% V.M.Preciso depende da viscosidade.Rangeabilidade tpica: 10 : 1.Requer calibrao peridica (fator K).Possui peas mveis que se desgastam.Espaamentos entre engrenagens e caixa do medidor provocam erros.com engrenagens:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivocom engrenagens:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivoConjunto mvel com:com disco nutante: Disco Esfera Pino axiale cmara dividem fluido em volumes: volume acima do disco na entrada Volume debaixo do disco na sada 3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivocom disco nutante:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivoQuando lquido flui, a queda de presso da entrada para a sada faz disco flutuar (cada ciclo de flutuao equivale a um volume medido).Extremidade do pino aciona uma came, ligada a um trem de engrenagens e um sistema de totalizaoPreciso tpica de 1 a 2%Capacidade mxima: 570 L/min ou 150 GPMcom disco nutante:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivoParte mvel consiste de cilindro que oscila em torno de uma ponte que separa a entrada da sada fazendo girar um pino Rotao do pino transmitida a sistema de engrenagens e totaliza a vazo.Mede gua residencial.Preciso: 1% F.E.com pisto oscilatrio:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivocom pisto oscilatrio:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivoMovimento reciprocante do pisto faz um volume fixo passar da entrada para sada Haste atuada pelo movimento do pisto aciona o mecanismo de totalizaoDisponvel em pisto de dupla ao, vlvula rotatria, vlvula deslizante Preciso: 0,2% F.E.Mede produtos do petrleo.com pisto oscilatrio:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivocom pisto oscilatrio:3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivoVantagens: Totalizador natural de vazo (FQ) Bom desempenho linear (repetitividade e rangeabilidade).Desvantagens: Possui peas mveis que se desgastam Falha pode bloquear vazo Grande perda de carga Calibrao requer padro de vazo.3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor a deslocamento positivo Rotmetro de rea varivel um medidor intrusivo, com energia extrativa, linear, com indicao direta na sada e com fator k de vazo volumtricaFuncionamento: vazo posiciona um flutuador que se desloca sobre uma escala graduada.3) Medio de Vazo (volumtricos)Rotmetro:rea varivelRotmetro:3) Medio de Vazo (volumtricos)rea varivel Rotmetros so medidores de vazo com rea varivel, nos quais um flutuador varia sua posio dentro de um tubo cnico, proporcionalmente vazo do fluido.3) Medio de Vazo (volumtricos)Basicamente, um rotmetro consiste de duas partes:1) Um tubo de vidro de formato cnico, que colocado verticalmente na tubulao em que passar o fluido que queremos medir. A extremidade maior do tubo cnico ficar voltada para cima.Rotmetro:rea varivel3) Medio de Vazo (volumtricos)Basicamente, um rotmetro consiste de duas partes:2) No interior do tubo cnico teremos um flutuador que se mover verticalmente, em funo da vazo medida. Rotmetro:rea varivel Rotmetros so medidores de vazo com rea varivel, nos quais um flutuador varia sua posio dentro de um tubo cnico, proporcionalmente vazo do fluido.3) Medio de Vazo (volumtricos)O fluido passa atravs do tubo da base para o topo. Quando no h vazo, o flutuador permanece na base do tubo. O dimetro maior do flutuador usualmente selecionado de tal maneira que bloqueie a pequena extremidade do tubo (quase que completamente). Rotmetro:rea varivel Rotmetros so medidores de vazo com rea varivel, nos quais um flutuador varia sua posio dentro de um tubo cnico, proporcionalmente vazo do fluido.3) Medio de Vazo (volumtricos)Quando existe vazo e o fluido atinge o flutuador, o empuxo torna o flutuador mais leve; porm, como o flutuador tem uma densidade maior que a do fluido, o empuxo no suficiente para levantar o flutuador.Rotmetro:rea varivel Rotmetros so medidores de vazo com rea varivel, nos quais um flutuador varia sua posio dentro de um tubo cnico, proporcionalmente vazo do fluido.3) Medio de Vazo (volumtricos)A rea de passagem oferece resistncia vazo e a queda de presso do fluido comea a aumentar. Quando a presso diferencial, somada ao efeito de empuxo do lquido, excede a presso devido ao peso do flutuador, ento o flutuador sobe e flutua na corrente fluida.Rotmetro:rea varivel Rotmetros so medidores de vazo com rea varivel, nos quais um flutuador varia sua posio dentro de um tubo cnico, proporcionalmente vazo do fluido.3) Medio de Vazo (volumtricos)Com o movimento ascendente do flutuador em direo parte mais larga do tubo, a rea anular, entre a parede do tubo de vidro e a periferia do flutuador, aumenta.Rotmetro:rea varivel Rotmetros so medidores de vazo com rea varivel, nos quais um flutuador varia sua posio dentro de um tubo cnico, proporcionalmente vazo do fluido.3) Medio de Vazo (volumtricos)Como a rea aumenta, o diferencial de presso devido ao flutuador decresce. O flutuador ficar em equilbrio dinmico enquanto a presso diferencial atravs do flutuador somada ao efeito do empuxo contrabalancear o peso do flutuador.Rotmetro:rea varivel Rotmetros so medidores de vazo com rea varivel, nos quais um flutuador varia sua posio dentro de um tubo cnico, proporcionalmente vazo do fluido. Tipos de Flutuadores3) Medio de Vazo (volumtricos)Rotmetro:rea varivelRotmetro:3) Medio de Vazo (volumtricos)rea varivelRotmetro de uso geral - indicao local de vazo instantnea.Rotmetro com cubo metlico - usado onde o de uso geral no se aplica.Rotmetro de by pass - medio barata de altas vazes.Rotmetro de purga - manipula gases em baixas vazes para purga.3) Medio de Vazo (volumtricos)Rotmetro:rea varivelVantagens: Medio local e direta da vazo Pequena perda de carga e presso constante Pode compensar densidade e viscosidade.Desvantagens: Aplicao com baixa presso. Preciso razovel para ruim.3) Medio de Vazo (volumtricos)rea varivelFluido passa no interior do tubo.Probe provoca partio do fluido (formao de redemoinhos).Sensor detecta frequncia de formao dos vrtices (linearmente proporcional vazo volumtrica).Circuitos eletrnicos condicionam e amplificam a sada do sensor gerando a sada analgica, digital ou pulsos.3) Medio de Vazo (volumtricos)Princpio de funcionamento:Vortex3) Medio de Vazo (volumtricos)Peas do medidor Vortex:VortexSensorBarra que provoca vrticesCorpo do medidor3) Medio de Vazo (volumtricos)Instalao do Medidor Vortex:Vortex3) Medio de Vazo (volumtricos)Instalao do Medidor Vortex:VortexMesmo medidor mede lquidos, gases e vapor.Disponvel em tamanhos de in (15 mm) a 12 in (300 mm).Conexes flangeadas, wafer e sanitrias (Norma 3A).Circuito integral ou remoto.Projeto simples (uma barra).3) Medio de Vazo (volumtricos)Caractersticas do Vortex:VortexInsensvel s propriedades fluido.Insensvel umidade e posio.Imunidade ao rudo do processo e vibrao da tubulao.Linear: alta rangeabilidade (tpica 10:1, especial at 60:1).Aprovado para transferncia de custdia de gs natural em alguns pases.3) Medio de Vazo (volumtricos)Caractersticas do Vortex:VortexAplicao alta presso (10 MPa) e temperatura (430 oC).3) Medio de Vazo (volumtricos)Caractersticas do Vortex:VortexExcelente desempenho: Repetitividade: (0,5% a 1% V.M.). Repetitividade: (0,2% em 24 horas). Estabilidade e consistncia. Disponibilidade (MTFF = 100 anos).Baixo custo de propriedade.Facilidade de dimensionamento (software).Fator K se altera pouco com desgaste do probe.Calibraes com grande prazo de validade.Certificao para uso em reas de risco.Opo 2 sensores redundantes.Requer pouca manuteno.3) Medio de Vazo (volumtricos)Caractersticas do Vortex:VortexVantagens: Alta confiabilidade, pois no possui peas mveis. Instalao simples: poucas conexes e baixo custo. Baixa manuteno: instala e esquece. Alto desempenho: preciso, rangeabilidade, linearidade. Baixa queda de presso. Mesmo instrumento mede lquido, gs e vapor dgua.3) Medio de Vazo (volumtricos)VortexDesvantagens: Possui fator K, requer padro de vazo. Mede s fluidos com Re acima de 20 000. No aprovado para transferncia de custdia em alguns pases. Nao pode medir fluidos com alta viscosidade, com muito sujeira ou vazo muito baixa. Requer trechos retos grandes a montante e a jusante. Sofre influncia de rudo hidrulico e vibrao.3) Medio de Vazo (volumtricos)VortexRios no hemisfrio sul foram mais sua margem esquerda do que a direitagua sai da pia girando no sentido horrioMovimentos do ar sobre a terra so governados pela fora de Coriolis,Um termo, devido ao efeito Coriolis, deve ser includo em equaes de balstica exterior.Efeito Coriolis:Coriolis3) Medio de Vazo (mssico)Coriolis um medidor no intrusivo, com energia aditiva, linear, com sada digital ou analgica e com fator k de vazo mssica.Funcionamento: vazo passa por um tubo vibrante, aparece efeito Coriolis causando inclinao no tubo, que medida e processada como um sinal proporcional vazo mssica.3) Medio de Vazo (mssico)Medidor:CoriolisMedidor industrial:CoriolisObjeto se movendo em um sistema de coordenadas que gira com uma velocidade angular, desenvolve uma fora de Coriolisproporcional a: Sua massa. Velocidade linear do objeto. Velocidade angular do sistema.Esta fora perpendicular velocidade linear do objeto (e velocidade angular do sistema de coordenadas).3) Medio de Vazo (mssico)Medidor industrial:Coriolis3) Medio de Vazo (mssico)Medidor industrial:CoriolisTubo de vazo vibranteForas do fluido reagem vibrao do tubo de vazoExtremidades do tubo de vazo mostrando a inclinao3) Medio de Vazo (mssico)Variveis medidas:CoriolisMicroMotionVazo Diretaem MassaDensidade em LinhaTemperatura3) Medio de Vazo (mssico)Variveis medidas:CoriolisMicroMotionVazo Diretaem MassaDensidade em LinhaTemperaturaViscosidadeTransmissor de PMedidor Coriolis3) Medio de Vazo (mssico)Medidor industrial:CoriolisMedidor dividido em dois tubos curvos, iguais e com dimetros menores que a tubulao do processo.Vazo segue caminho curvo e converge na sada do medidor.Tubos so forados a vibrar por bobina.3) Medio de Vazo (mssico)Medidor industrial:CoriolisCom vibrao, amplitude e direo da velocidade angular se alternam, criando fora de Coriolis alternada.Fora de Coriolis induzida pela vazo mssica produz pequenas deformaes elsticas nos tubos, que so medidas e so proporcionais vazo mssica.3) Medio de Vazo (mssico)Componentes do Medidor :CoriolisSensor: (um ou dois) tubos U.Bobina para vibrar tubos na frequncia natural.Velocidade angular do tubos U e massa do fluido fazem tubo inclinar.Inclinao medida por detectores e proporcional vazo mssica.Sada dos detectores 4 a 20 mA ou pulsos.3) Medio de Vazo (mssico)Componentes do Medidor :CoriolisBobina AcionamentoBobinas Deteco3) Medio de Vazo (mssico)Medidor industrial:CoriolisSensor de temperatura para compensar a variao da elasticidade do tubo (mdulo de Young) com a temperatura.Circuito de condicionamento de sinal para gerar: 4 a 20 mA, para registro e controle pulsos, para totalizao protocolo digital para comunicao.3) Medio de Vazo (mssico)Formatos do tubo:Coriolis3) Medio de Vazo (mssico)Aplicaes do Medidor:CoriolisMedio direta de vazo mssica atravs da fora de Coriolis.Medio direta da densidade do fluido pela frequncia de vibrao do tubo U.Medio da viscosidade do fluido atravs da frequncia e diferena de presso do tubo U.3) Medio de Vazo (mssico)Medidor Coriolis Micro Motion:Coriolis3) Medio de Vazo (mssico)Configurao com medidor:CoriolisSensor TransmissorReceptorDisplay3) Medio de Vazo (mssico)Caractersticas:CoriolisPreciso: 0,1 a 0,5% do V.M.Rangeabilidade: tpica de 25:1.Presso de 10 MPa (1500 psi) a 130 MPa (20 000 psi)Temperatura do fluido: -55 a 125 oC (normal) ou -240 a 300 oC (especial).Temperatura ambiente: -40 a 85 oC.Tamanhos: 1/2 a 6.Vazes: 10 g/min at 20 000 kg/min.3) Medio de Vazo (mssico)Vantagens: Bom desempenho (Preciso, Rangeabilidade, Estabilidade). Pode medir densidade e viscosidadeDesvantagens: Grande perda de carga. Requer medio da temperatura.Coriolis3) Medio de Vazo (mssico)3) Medio de Vazo (volumtricos)Medidor industrial:Ultra-snicoUltra-snico um medidor no intrusivo, com energia aditiva, linear, com sada analgica e com fator k de vazo volumtrica.Princpios de funcionamento: Efeito Doppler. Diferena de frequncia. Tempo de trnsito ou diferena de tempo.3) Medio de Vazo (volumtricos)Efeito Doppler:Ultra-snicoRaio ultra-snico projetado em um fluido no homogneo, mvel e alguma energia refletida.Sinal recebido tem desvio de frequncia em relao ao sinal transmitido proporcional vazo volumtrica. O efeito Doppler a aparente variao de freqncia produzida pelo movimento relativo de um emissor e de um receptor de frequncia.3) Medio de Vazo (volumtricos)No caso, esta variao de frequncia ocorre quando as ondas so refletidas pelas partculas mveis do fludo. Nos medidores baseados neste princpio, os transdutores emissores projetam um feixe contnuo de ultra-som na faixa das centenas de kHz.Efeito Doppler:Ultra-snico3) Medio de Vazo (volumtricos)Os ultra-sons refletidos pelas partculas veiculadas pelo fludo tm sua frequncia alterada proporcionalmente ao componente da velocidade das partculas na direo do feixe. Efeito Doppler:Ultra-snico O efeito Doppler a aparente variao de freqncia produzida pelo movimento relativo de um emissor e de um receptor de frequncia.3) Medio de Vazo (volumtricos)Estes instrumentos so consequentemente adequados para medir vazo de fludos que contm partculas capazes de refletir ondas acsticas.Efeito Doppler:Ultra-snico O efeito Doppler a aparente variao de freqncia produzida pelo movimento relativo de um emissor e de um receptor de frequncia.3) Medio de Vazo (volumtricos)Efeito Doppler:Ultra-snico3) Medio de Vazo (volumtricos)Multifeixe:Ultra-snico3) Medio de Vazo (volumtricos)Diferena de tempo:Ultra-snicoMede os tempos diferentes para a energia ultra-snica atravessar a seo do tubo, a favor e contra a vazo.A vazo volumtrica deduzida da de um dos seguintes parmetros: Diferena nos tempos de trnsito. ngulo entre as trajetrias. Velocidade da onda no fluido.3) Medio de Vazo (volumtricos)Diferena de tempo:Ultra-snico3) Medio de Vazo (volumtricos)Intrusivo e no intrusivo:Ultra-snicoPara os fabricantes de medidor ultra-snico, o conceito de intrusivo diferente:Medidor intrusivo aquele inserido na tubulao, de onde se tira um carretel (nico que apresenta bom desempenho).Medidor no intrusivo aquele cujos componentes so montados do lado de fora da tubulao (Geralmente porttil).3) Medio de Vazo (volumtricos)Intrusivo:Ultra-snico3) Medio de Vazo (volumtricos)No intrusivo:Ultra-snico3) Medio de Vazo (volumtricos)Normas:Ultra-snicoNormas relacionadas com o medidor ultra-snico baseado em tempo de trnsito: ISO 12765 mais didtica. AGA report no 9. (medidor multifeixe ou multicanal) mais prtica e influenciada por fabricantes.Enfoque das normas: Requisitos de desempenho. Classe de exatido (0,7% v.m., tpico). Rangeabilidade (1:10, tpica).Vantagens: No intrusivo. Pode ser porttil. Externo ao tubo. Reconhecido para transferncia de custdia(AGA 9, somente para multi-feixe).Desvantagens: Desempenho limitado (melhorou ultimamente). No mede todos os fluidos.3) Medio de Vazo (volumtricos)Ultra-snicoTermal.Target (alvo).Calha Parshall.Mtodo Califrnia.Esteira (slidos).3) Medio de VazoOutros medidores3) Medio de Vazo (mssico)Termal Medio da vazo mssica baseada na transferncia de calor entre o fluido que vaza e um corpo aquecido:) T T ( cQW1 2 p=Calor especfico presso constante Fluxo de calor Vazo mssicaTermal Quantidades medidas: Potncia fornecida a um corpo de referencia. Temperatura do corpo de referencia. Temperatura do corpo alterada pela vazo.Quantidade conhecida: Calor especfico do fluido cuja vazo medida.3) Medio de Vazo (mssico)Termal 3) Medio de Vazo (mssico)Chave termal de vazo3) Medio de Vazo (mssico)Vazo em canal abertoVazo de canal aberto a vazo de lquidos acionados por gravidade e expostos presso atmosfrica. Lquidos tpicos: gua e efluentes. Principais medidores:3) Medio de Vazo (volumtricos) Vertedores (weir) Calhas (flumme) Mtodo Califrnia Mtodo Manning. O vertedor mede a altura esttica do fluxo em canal que verte o fludo atravs de uma abertura de forma varivel.3) Medio de Vazo (volumtricos)Vazo em canal abertoVertedor:3) Medio de Vazo (volumtricos)Vazo em canal abertoAtravs de Calhas:3) Medio de Vazo (volumtricos)Vazo em canal abertoAtravs de Calhas:Calha fornece uma rea conhecida.Mede-se o nvel na calha.Calcula-se a vazo volumtrica do fluido a partir da rea conhecida e nvel medido:3) Medio de Vazo (volumtricos) Diretamente com microprocessador. Atravs de tabelas e bacos.Vazo em canal abertoCalha Parshall:3) Medio de Vazo (volumtricos) um medidor mais vantajoso que o vertedor, porque apresenta menor perda de carga e serve para medir fludos com slidos em suspenso..Vazo em canal abertoCalha Parshall: O medidor tipo calha de Parshall um tipo de Venturi aberto que mede a altura esttica do fluxo.3) Medio de Vazo (volumtricos)Vazo em canal abertoCalha Parshall:3) Medio de Vazo (volumtricos)Vazo em canal abertoCalha Parshall:Mtodo Califrnia possvel medir vazo em tubulao circular, com rea no totalmente cheia, horizontal e descarregando livremente para a atmosfera A tubulao deve estar na horizontal e ter, no mnimo, seis dimetros retos a montante.3) Medio de Vazo (volumtricos)Este mtodo foi desenvolvido por Vanleer, B. R., The California Pipe Method of Water Measurement, Engineering News Record, Aug. 3, 1922, 1924.(((

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\| =48 , 288 , 1dda1 K QMtodo Califrnia3) Medio de Vazo (volumtricos)Mtodo ManningMedio da vazo instantnea em tubulao fechada inclinada, submetida ao da gravidade (sem bombeio) e sem a adio de qualquer elemento sensorA tubulao serve como sensor Devem ser conhecidas:3) Medio de Vazo (volumtricos) Inclinao da tubulao rea da seco transversal da tubulao Rugosidade da tubulao.Mtodo Manning3) Medio de Vazo (volumtricos)AP.M.dDYXnS KARQ2132=. M . PAR =XYS=Q a vazo instantneaA a rea da seco transversal datubulaoR o raio hidrulico (rea da secotransversal dividida pelo permetro molhado)S a inclinao da tubulaon o coeficiente de rugosidade deManning, dependente do material datubulaoK uma constante dependente dasunidadesClula de carga para medir o peso em um ponto da esteiraTacmetro para medir a velocidade do motor de acionamento da esteira.3) Medio de Vazo (volumtricos)Vazo de slidos em esteiravelocidadepesotempomassa=3) Medio de Vazo (volumtricos)Vazo de slidos em esteira So utilizados para medio de slidos. Eles so as balanas industriais.3) Medio de Vazo (de quantidade)Medidores de Quantidade por Pesagem3) Tipos e especificao (medidores de vazo):3) Tipos e especificao (medidores de vazo):3) Tipos e especificao (medidores de vazo):