Medidores de Vazo e PressoFenmenos de Transporte

Medidores de Vazo

MEDIDORES DE VAZO

Vazo Volumtrica

Vazo Mssica

Fundamentao Fsico/MatemticaNmero de Reynolds

Equao da Continuidade

Equao de Bernoulli

TIPOS DE MEDIDORES DE VAZO

Medidor Tipo CoriolisMedidor mssicoEfeito Coriolis

1835 - Gustave-Gaspard CoriolisCausa uma deflexo aparente na trajetria do objeto que se move em linha reta em um sistema de coordenadas em rotao.

Diviso da vazo por dois tubos paralelos.Conjunto de im e bobina captora para oscilao montadas em tubos diferentes.Cada bobina se move atravs do campo magntico uniforme do m adjacente, criando uma onda senoidal.Onda senoidal representa o movimento do tubo.

Os conjuntos de bobinas esto todos fixos no tubo de fluxo.As bobinas captoras esto fixadas no lado da entrada e da sada do medidor.A bobina impulsora est fixada no centro.Essas bobinas se movem atravs de um campo magntico gerado pelo im.Os ims esto fixados no tubo oposto para gerar movimento.

Os tubos de fluxo oscilam como um diapaso.Dois captores geram ondas senoidais.Sem fluxo as ondas senoidais coincidem.Os movimentos dos dois lados do medidor entram em fase.Quando h fluxo existe uma toro nos tubos, um em oposio ao outro.

Como conseqncia de fluxo, as ondas senoidais esto fora de fase, logo h efeito Coriolis gerando toro nos tubos, usado para medir a vazo mssica.

medido assim o tempo da diferena de fases nas ondas senoidais e esse tempo chamado Delta-TQuanto maior Delta-T maior a vazo mssica

A medio de vazo volumtrica obtida atravs da relao entre vazo mssica e densidade.

Exemplos de medidores do tipo Coriolis

Medidor EletromagnticoBaseado na Lei da induo de Faraday que diz:

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

Campo estabelecido atravs de uma seo de tubulao de material isolante perpendicular ao escoamento do fluido.Este tipo de medidor apresenta a vantagem de no entrar em contato com o fluido e, portanto no provoca perdas de carga nem altera o perfil de escoamento

Campo magntico com polaridade varivel.Tubo com material isolante, tubo do medidor no deve ser ferromagntico e os eletrodos depende do fluido que passar pelo tubo.

MEDIDOR DE VAZO TIPO PLACA DE ORIFCIO

Placa de Orifcio e Flange de Unio

A presso diferencial produzida por vrios tipos de elementos primrios colocados na tubulao de forma tal que o fludo passa atravs deles. A sua funo aumentar a velocidade do fludo diminuindo a rea da seo em um pequeno comprimento para haver uma queda de presso. A vazo pode ento, ser medida a partir desta queda.

Presso diferencial Pode ser aplicado numa grande variedade de medies, envolvendo gases e lquidos, inclusive fluidos com slidos em suspenso e fluidos viscosos.

Um inconveniente a perda de carga, sendo a placa de orifcio que provoca a maior perda de carga.

Placa de orifcioDos muitos dispositivos inseridos numa tubulao para se criar uma presso diferencial, o mais simples e mais comum empregado o da placa de orifcio. Consiste em uma placa precisamente perfurada, a qual instalada perpendicularmente ao eixo da tubulao. 80% da medio de vazo na indstria

Placa de orifcioVANTAGENS

Instalao fcil EconmicaConstruo simplesManuteno e troca simplesDESVANTAGENS

Alta perda de cargaBaixa Rangeabilidade

Este tipo de placa utilizado para lquidos, gases e vapor que no contenham slidos em suspenso. ORIFCIO CONCNTRICO

Utilizada quando tivermos fludo com slidos em suspenso, os quais possam ser retidos e acumulados na base da placa, sendo o orifcio posicionado na parte de baixo do tubo.ORIFCIO EXCNTRICO

ORIFCIO SEGMENTAL

Esta placa tem a abertura para passagem de fluido, disposta em forma de segmento de crculo. destinada para uso em fludos laminados e com alta porcentagem de slidos em suspenso.

A vazo terica medida com uma placa de orifcio pode ser relacionada com o diferencial de presso entre as sees 2 e 3, por meio das equaes da continuidade (1) e de Bernoulli (2).

u representa velocidade, A a rea da seo reta, p a presso e a massa especfica do fluido. Combinando de forma conveniente esta equaes obtm-se a relao (3) que permite o clculo da vazo volumtrica terica:

Como a placa de orifcio no ideal, ou seja, as perdas esto presentes, para obter-se o valor da vazo real necessrio uma correo que se manifesta sob a forma de um coeficiente de descarga Cdplaca de modo que:

O princpio de funcionamento de uma placa de orifcio consiste em introduzir uma restrio localizada na tubulao onde a medio deve ser feita. Essa restrio, no caso, provocada por um orifcio feito em uma placa de pouca espessura adequadamente colocada no tubo, de maneira a obrigar o fluxo a mudar de velocidade e, em conseqncia, provocar um diferencial de presses que, devidamente medido e interpretado, representativo da vazo.

A figura 3 mostra o perfil de uma corrente fluida ao passar por uma placa de orifcio. A seo mais reduzida da corrente ocorre num plano posterior a placa, devido fora de inrcia aplicada a massa do fluido, por ter ocorrido uma mudana repentina de direo. Esta seo onde a corrente mais reduzida d-se o nome de vena contracta.

MEDIDOR DE VAZO ULTRASNICOPossibilita a verificao de vazo de uma determinada tubulao, sem que haja necessidade de contato com o medidor com o produto, alm de dispensar instalao de instrumentos na linha.O medidor de vazo ultra-snico se fundamenta no princpio da propagao de som num lquido.

VantagensNo h perda de carga;Possibilita a medio de vazo de fluidos altamente corrosivos, lquidos no condutores, lquidos viscososPreciso relativamente elevada (0,5% no fim da escala);Maior extenso da faixa de medio com sada linear;Apresentam garantia elevada, pois no possuem peas mveis em contato com o fluido no sendo sujeitas a desgaste mecnico;Possibilita medio em tubos com dimetros que vo de 1 a 60 polegadas;A medio essencialmente independente da temperatura, da densidade, da viscosidade e da presso do fluido;

DesvantagemCusto elevado na aplicao em tubos de pequenos dimetros.

Tipos de medidoresBasicamente os medidores de vazo por ultra-som podem ser divididos em dois tipos principais.Medidores a efeito DOPPLERMedidores por tempo de passagem

Medidores a efeito DOPPLERUtilizado no caso de fluidos com slidos em suspenso.A freqncia de uma onda sofre alteraes quando existe movimento relativo entre a fonte emissora e um receptor. A variao da freqncia em funo da velocidade chamada de efeito DOPPLER.

Como feita a medio O emissor e o receptor de ultra-som acham-se alojados lado a lado, dentro de um cabeote medidor. O sinal de medio com freqncia e amplitude constantes, transmitido do emissor para o vetor V, da velocidade do fluxo, no ngulo . A posio do emissor e do receptor ajustado de tal forma que suas caractersticas direcionais formem um ngulo .Quando o sinal emitido incide numa partcula conduzida pelo fluxo, a reflexo faz sua freqncia alterar-se em:

Desta forma temos que a variao de freqncia F diretamente proporcional a velocidade do fluido e consequentemente vazo.

Medio por tempo de passagemSo utilizveis com lquidos e gases sem partculas em suspenso;Seu funcionamento se baseia na medio da diferena de velocidade de propagao dos pulsos ultra-snicos;

FuncionamentoInstala-se sobre uma tubulao duas unidades transmissoras/receptoras de ultra som de tal forma que a sua linha de ligao, de comprimento L, forme um ngulo com o vetor de velocidade de fluxo no tubo (admite-se que a velocidade mdia de fluxo seja V).

Medidor ultra-snico de tempo de vo em uma de suasConfiguraes

Tubo de Pitot

Tubo de Pitot (outra forma)

Rotmetros

Tipos de Flutuadores

1 - Esfrico

* Para baixas vazes * pouca preciso * sofre influncia considervel da viscosidade

2 - Cilindro com bordo planaPara vazes medias e elevadas Preciso razovelsofre uma influncia mdia da viscosidade do fluido.

3 - Cilindro com bordo saliente de face inclinada para o fluxoSofre menor influncia da viscosidade do fluido.Devido a isso, tem alta preciso

4 - Cilindro com bordo saliente contra o fluxoSofre a mnima influncia da viscosidade do fluido

Vortex

O Efeito KarmanObservado por Da Vinci no ano de 1513Van Karmann estudou empiricamente o efeitos dos vortices

freqncia de desprendimento de vrtices karman Numero de Strouhal determinado experimentalmente Velocidade do fludo Largura de Face da barreira

a rea da seo da tubulao.

* Vapor, lquido e Gases* Sem partes mveis* Resistente a corroso* Preciso de 0,5%* Atua com grande Range de Temperatura (-76C at 316C)* At 103 bar de presso mxima* Range de Velocidade:Lquido: 0,4 a 12,2 m/sVapor e Gs: Cerca de 3 a 76,2 m/sPreo aproximado de $900

Calha de Parshal

O medidor Parshall desenvolvido pelo engenheiro Ralph L. Parshall, na dcada de 1920 Usada para medir vazo de canais abertosIndica vazes que variam de 0,5 a 20.000 m3/h com tamanhos de garganta de 1" at 120"

Maior preciso se utilizada com um leitor de nivel super-snico

Medidores de presso

Por que importante saber a presso na indstria?

Desastre em Bhopal

Como medir a presso ento?

Coluna de lquido

p = p1 p2 = g h p: diferena de presses : massa especfica do lquido da coluna. g: acelerao da gravidade. h: diferena de altura conforme figura

p = p1 p2 = g L sen

Tubo de Bourdon

Transdutor de deformao

Medidores de Presso Capacitivos

Capacitor

Capacitncia (C)k: Constante dieltricaA: read: Distnia que separa as placas

PH e PL: Presses aplicadas nas cmaras H e L d CH CL

Medidor CapacitivoTrabalha em grande faixa de temperaturaModelos para diversas faixas de pressoAlta preciso

Medidores de Presso Piezo-Eltricos

q: Carga EltricaSq: SensibilidadeA: rea do Eletrodop: Presso AplicadaVo: Tenso de SadaC: Capacidade do Cristal

Medidor Piezo-EltricoAlta faixa de temperatura

Baixa preciso

Medidores de Presso pticos

Interfermetro Fabry-PerotMede comprimentos de onda com alta preciso

Medidor pticoPequena faixa de temperaturaBaixa precisoLonga vida tilTamanho reduzidoFlexibilidade e Resistncia