Instrumentação e controle de vazão

Instrumentação e controle de vazão

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Medição de Vazão

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.

Assim, estão disponíveis no mercado diversas tecnologias de medição de vazão cada uma tendo sua aplicação mais adequada conforme as condições impostas pelo processo.

Vazãopode ser definida como sendo a quantidade volumétrica ou mássica de um fluido que passa através de uma seção de uma tubulação ou canal por unidade de tempo.

Medição de Vazão

Vazão Volumétrica

É definida como sendo a quantidade em volume que escoa através de uma certa seção em um intervalo de tempo considerado. É representado pela letra Q e expressa pela seguinte equação:

Q = V/tOnde:V = volume e t = tempo

Unidades de Vazão Volumétricas

As unidades de vazão volumétricas mais utilizadas são: m 3 /s, m 3 /h, l/h, l/min GPM, Nm 3 /h e SCFM.

Na medição de vazão volumétrica é importante referenciar as condições básicas de pressão e temperatura, principalmente para gases e vapor pois o volume de uma substância depende da pressão e temperatura a que está submetido.

Medição de Vazão

Vazão Mássica

É definida como sendo a quantidade em massa de um fluido que atravessa a seção de uma tubulação por unidade de tempo. É representada pela letra Qm e expressa pela seguinte equação:

Onde:

Qm = m/t m = massa t = tempo

Unidades de Vazão Mássica

As unidades de vazão mássica mais utilizadas são: kg/s, kg/h, T/h e Lb/h.

Medição de Vazão

Conceitos Básicos

Viscosidade: É definida como sendo a resistência ao escoamento de um fluido em um duto qualquer. Esta resistência provocará uma perda de carga adicional que deverá ser considerada na medição de vazão.

•Viscosidade absoluta ou dinâmica:Define-se como sendo o atrito interno num fluido, que se opõe ao movimento relativo de suas moléculas e ao movimento de corpos sólidos que nele estejam. É representada pela letra grega (mi).

•Viscosidade Cinética:É a relação entre a viscosidade absoluta e a massa específica de um fluido, tomados à mesma temperatura. È representada pela letra (ni)

Medição de Vazão

Conceitos Básicos

Tipos de escoamentos:

Regime Laminar: Se caracteriza por um escoamento em camadas planas ou concêntricas, dependendo da forma do duto, sem passagens de partículas do fluido de uma camada para outra e sem variação de velocidade, para determinada vazão.

Regime turbulento:Se caracteriza por uma mistura intensa do líquido e oscilações de velocidade e pressão. O movimento das partículas é desordenado e sem trajetória definida.

Medição de Vazão

Número de Reynolds

Número adimensional utilizado para determinar se o escoamento se processa em regime laminar ou turbulento. Sua determinação é importante com parâmetro modificador dos coeficientes de descarga

Observação:

Na prática, se Re > 2.320, o fluxo é turbulento, caso contrário é sempre laminar.

Nas medições de vazão na industria, o regime de escoamento é na maioria dos casos turbulento com Re > 5.0.

Medição de Vazão Medição de Vazão

Medição de Vazão Medição por elementos deprimogênios

Medição de Vazão Medição de Vazão

Medição de Vazão por Placa de Orifício

De todos os elementos primários inseridos em uma tubulação para gerar uma pressão diferencial e assim efetuar medição de vazão, a placa de orifício é a mais simples, de menor custo e portanto a mais empregada.

Consiste basicamente de uma chapa metálica, perfurada de forma precisa e calculada, a qual é instalada perpendicularmente ao eixo da tubulação entre flanges. Sua espessura varia em função do diâmetro da tubulação e da pressão da linha.

Medição de Vazão por Placa de Orifício Medição de Vazão por Placa de Orifício

Medição de Vazão por Placa de Orifício

O diâmetro do orifício é calculado de modo que seja o mais preciso possível, e suas dimensões sejam suficientes para produzir à máxima vazão uma pressão diferencial máxima adequada.

As placas de orifício são costumeiramente fabricadas com aço inoxidável, monel, latão, etc. A escolha depende da natureza do fluido a medir.

Vantagens da Placa: Instalação fácil, Econômica , Construção simples e de fácil manutenção.

Desvantagem da Placa: Alta perda de carga

Medição de Vazão por Placa de Orifício

a)Orifício Concêntrico: para líquidos, gases e vapor que não contenham sólidos em suspensão b)Orifício excêntrico: Utilizada quando tivermos fluido com partículas 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: Tem abertura para passagem de fluido disposta em forma de segmento de círculo. È destinada para uso em fluidos laminados e com alta porcentagem de sólidos em suspensão.

Medição de Vazão por Placa de Orifício

Tipos de Contorno do Orifício:

•Orifício com bordo quadrado:Sua superfície forma um ângulo de 90°com ambas as faces da placa, é empregado em tubulações maiores que 6”. Não é utilizada para medições de vazão de fluidos com N°de Reynolds baixo.

•Orifício com bordo arredondado:É utilizado para fluidos altamente viscosos onde o N°de Reynolds esta em torno de 300.

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