Apostila Anexo Calculo de Placa Orificio

UNED DE CUBATO

UTILIZADO NA DISCIPLINA: INSTRUMENTAO DE SISTEMAS

CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM AUTOMAO E CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS CONTNUOS

5o MDULO

MONTAGEM: PROFESSOR MARCELO S. COELHO

Reviso 0.1 ABRIL/2007

INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO)


Prof. Marcelo Saraiva Coelho 1

O dimensionamento consistir no clculo do dimetro do orifcio partir das propriedades do fluido, da vazo de operao, do dimetro interno da tubulao e da escolha do range apropriado.

Equao de trabalho para lquidos:

Onde:

Q(m3/h) = Vazo mxima da escala do receptor CE2 = Coeficiente de Vazo D(mm) = Dimetro interno da tubulao, em funo do dimetro nominal e do

Schedule.

Fa = Coeficiente de dilatao trmica do elemento primrio, em funo da temperatura de operao e do material.

P(mmH2O) = Presso Diferencial produzida pelo elemento primrio p(Kg/m3) = Massa especfica do lquido temperatura de projeto (operao) L(Kg/m3) = Massa especfica do lquido temperatura de leitura (base 15 C) Limitaes para Placas de Orifcio:

Tomada D Flange 0,1 < < 0,75 50mm < D < 760 mm

Vena Contracta 0,1 < < 0,8 50mm < D < 760 mm

Radius 0,15 < < 0,75 50mm < D < 760 mm

Pipe 0,2 < < 0,7 50mm < D < 300 mm

L

p22 . P . D . Fa .CE . 0,012516 Q

=


2 Prof. Marcelo Saraiva Coelho

Exemplo de clculo:

Em uma indstria, deseja-se medir a vazo de hidrocarboneto lquido em uma linha de 8 sch 40 cuja vazo de operao dever ser de 1180 GPM sob temperatura de 140F e presso de 92 PSIG. Sabe-se que a viscosidade do fluido em questo de 0,45 cp, a densidade na temperatura de escoamento 0,74 e na temperatura base (15 C) 0,759. Determinar o dimetro d da placa de orifcio. Obs.: Ser utilizado tomada de Flange e o material da placa ser Ao Carbono.

1 passo: Obteno dos dados

Qu (vazo usual) = 1180 GPM Tp (temperatura de operao) = 140 F p (viscosidade abs. temp. de operao) = 0,45 cp p (densidade relativa temp. de operao) = 0,74 L (densidade relativa temp. de leitura) = 0,759 Pp (presso de operao) = 92 PSIG D (dimetro nominal da tubulao) = 8 sch 40

2 passo: Preparar a equao de trabalho para obter o coeficiente de Vazo:

p2

max2

P. D . Fa . 0,012516Q

CE

=

.

. L



3 passo: Preparar os dados.

a) Qmax: A vazo mxima de leitura deve ser escolhida de tal forma que 70% dessa vazo represente 50% da presso diferencial mxima.

Qusual = 0,7 . Qmax portanto:

GPM 1685,7143 0,7

GPM 1180 Qmax ==

convertendo GPM para m3/h:

1685,7143 x 0,22712 = 382,85 m3/h

arredondando:

b) P: A presso diferencial o range do medidor e deve ser escolhido em conjunto com , mas, como ser ainda calculado, o P ser escolhido aleatoriamente no incio tendo como referencia valores entre 100 e 250H2O.

adotaremos P = 200H2O,

convertendo H2O para mmH2O

200 x 25,4 = 5080

portanto:

c) D: O dimetro interno da tubulao encontrado atravs da tabela pag. 10 em funo do schedule.

8 sch40 = 7,981

convertendo em milmetros:

7,981 x 25,4 = 202,7174 mm

portanto:

Qmax = 380 m3/h

P = 5080 mmH2O

D = 202,7174 mm



d) Fa: O fator de dilatao do elemento primrio obtido na pag. 10 em funo da temperatura e do material da placa:

t = 60 C (140 F) e Material = Ao carbono Portanto:

e) p e L: Para obter a massa especfica basta multiplicar a densidade pela massa especfica da gua (1000 Kg/m3).

portanto:

4 passo: Calcular o coeficiente de vazo.

( ) 740 . 5080 . 202,7174 . 1,001 . 0,012516759 . 380CE 2

2=

5 passo: Calcular o nmero de Reynolds (obs.: utilizar Qusual e L) Qusual = 1180 GPM = 268 m3/h e L = 759 Kg/m3

6 passo: Encontrar Af em funo de tipo de tomada, D e CE2

Tipo de tomada: Flange Taps D = 7,981 CE2 = 0,288933 portanto na tabela Pag.12:

Fa = 1,001

p = 740 Kg/m3 L = 759 Kg/m3

e

0,288933 CE 2 =

788.604 0,45 . 202,7174

759 . 268 . 353,66 Rd ==



CE2 Af 0,281298 1405,06 0,288933 ? 0,291862 1496,74

Interpolao para achar Af:

( ) 1405,06 1405,06-1496,74 . +

=

281298,0291862,0281298,0288933,0Af

7 passo: Calcular o coeficiente de vazo corrigido (CE2)

Flange Taps Vena Contracta Radius Taps Pipe Taps Coeficiente de Vazo (CE2)

RdA

1

CE

f

2

+

=2E'C

Rd 1

CE

2

v

2

AE'C+

=

RdA

1

CE

r

2

+

=2E'C

RdA

1

CE

t

2

+

=2E'C

8 passo: Achar (corrigido) pag.12

CE2 0,65 0,281298

? 0,288395 0,66 0,291862

Af = 1471,32

7886041471,32 1

0,288933

RdA

1

CE '

f

22

+=

+

=

EC

CE2 = 0,288395



Interpolao para achar :

( ) 0,65 0,65-0,66 . +

=281298,0291862,0281298,0288395,0

'

Obs.: dentro dos limites (pag. 1)

9 passo: achar o dimetro do orifcio (d = D. )

= 0,656718

d = 202,7174 mm . 0,656718

d = 133,128 mm



Software para Clculo de Placa de Orifcio ELEMVAZ a) Selecionar a opo "Clculo"

Lista Arquivo Projeto Clculo Fim b) Definir os parmetros para clculo

Parmetros para Clculo Fluido: Lquido

Sistema: Mtrico Vazo: em Volume

Mtodo: Delme Calcular: Dimetro

c) Selecionar o material da Placa de Orifcio

d) Selecionar o tipo de Tomada de Impulso

e) Entrar com os dados para clculo

f) Obter o resultado do clculo

Escolha do Material

Escolha da Tomada de Impulso

Entrada de Dados



CALCULAR PLACA DE ORIFCIO USANDO O SOFTWARE ELEMVAZ Clculo: Placa de Orifcio da sada de gua da bomba (FE-10105)

Mtodo: ISO; Fluido: GUA; Material da Placa: Inox 316;Tom. de Impulso: D-D/2 (RADIUS)

Dados Un.Usuais

Qmax 5,40 m3/h Qu 0,7. Qmx d 16,81 mm

D 2 sch.40

TL 59 F

TP 25 C

L 999,08 Kg/m3

P 995,65 Kg/m3

P ou p 0,8 cP

Pmontante 3,3 kgf/cm2 A

Resultado: P = ....mmH2O = ...........H2O

Grandeza Unidade Descrio

Qmax m3/h Vazo mxima ( temperatura de leitura) QU m3/h Vazo Usual

P mmH2O Presso Diferencial

D mm Dimetro Interno da Linha

TL C Temperatura de Leitura

TP C Temperatura de Projeto (operao) L Kg/m3 Massa Especfica TL

P Kg/m3 Massa Especfica TP

P centipoise Viscosidade Absoluta TP

P

Kgf/cm2 Presso Montante

d mm Dimetro do Orifcio da Placa



Clculo: Placa de Orifcio da linha de gua fria (FE-10300) Mtodo: ISO; Fluido: GUA; Material da Placa: Inox 316;Tom. de Impulso: FLANGE TAPS

Dados Un.Usuais

Qmax 1,3 m3/h Qu 0,7. Qmx

P 1000 mmH2O

D 1 sch.40 26,64 mm

TL 15 C

TP 25 C

L 999,2 Kg/m3

P 997,3 Kg/m3

P ou p 0,8971 cP

Pmontante 3,3 kgf/cm2 A

Resultado: d = ...............mm

Grandeza Unidade Descrio

Qmax m3/h Vazo mxima ( temperatura de leitura) QU m3/h Vazo Usual

P mmH2O Presso Diferencial

D mm Dimetro Interno da Linha

TL C Temperatura de Leitura

TP C Temperatura de Projeto (operao) L Kg/m3 Massa Especfica TL

P Kg/m3 Massa Especfica TP

P centipoise Viscosidade Absoluta TP

P

Kgf/cm2 Presso Montante

d mm Dimetro do Orifcio da Placa



DIMETRO INTERNO DA TUBULAO

FATOR DE DILATAO DO ELEMENTO PRIMRIO



COEFICIENTE DE VAZO PARA TOMADA DE FLANGE



COEFICIENTE DE VAZO PARA TOMADA RADIUS



COEFICIENTE DE VAZO PARA VENA CONTRACTA

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