Baixe Relatório de Rotâmetro e outras Notas de estudo em PDF para Química Industrial, somente na Docsity! Aplicações de Química Industrial - I Calibração de Rotâmetro Objetivos: - Calibrar um instrumento utilizado em Processos Químicos. - Efetuar o ajuste de uma Curva a partir de dados experimentais. Índice 1. Introdução Teórica.....................................................................................................................03 1.1 Rotâmetro.....................................................................................................................03 1.2 Generalidades e Classificação...................................................................................... 03 1.3 Princípio de Funcionamento........................................................................................04 1.4 Construção e materiais.................................................................................................05 1.5 Gama de medida........................................................................................................... 06 1.6 Características estáticas................................................................................................ 07 1.7 Circuito de medida.......................................................................................................08 1.8 Calibração....................................................................................................................09 1.9 Seleção.........................................................................................................................10 1.10 Instalação e manutenção............................................................................................10 1.11 Vantagens e desvantagens do uso do Rotâmetro.......................................................11 2. Procedimento Experimental.......................................................................................................12 3. Resultados Experimentais – Rotâmetro.................................................................................... 12 4. Manômetro de Tubo em U........................................................................................................ 14 5. Resultados Experimentais – Manômetro de Tubo em U.......................................................... 15 6. Conclusão...................................................................................................................................15 6.1 Conclusão Rotâmetro...................................................................................................15 6.2 Conclusão Manômetro de Tubo em U.........................................................................15 7. Bibliografia................................................................................................................................15 Introdução Teórica: 1. Rotâmetro O rotâmetro é o mais conhecido medidor de fluxo de área variável. Foi desenvolvido há já vários anos, mas só nos últimos 30 é que se verificou um maior progresso, permitindo que hoje ele possa ter utilização nas mais diversas situações e condições. O rotâmetro é constituído por um tubo cônico, com o diâmetro menor do lado de baixo, dentro do qual existe um flutuador ou bóia. É através da parte menor do tubo que o fluido entra. A bóia pode mover-se livremente na vertical, subindo ou descendo no tubo, conforme aumenta ou diminui o fluxo. O tubo possui uma escala de medida onde podemos ler diretamente o valor do fluxo através da borda de cima da bóia. Convém notar que a bóia terá que ter uma densidade superior à do fluido. Os rotâmetros são bastante utilizados na industria química, farmacêutica, petroquímica, alimentar, mecânica. São também bastante comuns em laboratórios e no tratamento de águas. 1.2 Generalidades e Classificação A medição de fluxo é extremamente importante para qualquer processo. O fluxo (volumétrico ou gravimétrico) é a quantidade de fluxo, relativamente ao tempo. A medição de fluxo é feito com o fluido em movimento. Existem 3 tipos de medidores de fluxos: diretos, indiretos e especiais. O rotâmetro é um medidor indireto. Estes tipo de medidor utiliza fenômenos relacionados com a quantidade de fluido que passa. O rotâmetro é um tipo particular de medidores de fluxo baseado no principio da área variável. Os medidores de fluxo são utilizados quer para gases quer para líquidos, e indicam a taxa de fluxo do fluido. Podem também controlar a taxa de fluxo, caso estejam equipados com uma válvula controladora de fluxo. Os medidores de fluxo de área variável foram inventados no séc. XIX, mas só por volta de 1930 foram introduzidos na indústria.Tornaram-se bastante úteis, dado serem uma alternativa de baixo custo aos medidores de fluxo baseados em diferença de pressão, especialmente no caso de as condutas serem pequenas. Os primeiros modelos de medidores de fluxo de área variável indicavam apenas o fluxo, tendo com o decorrer dos anos adquirido outras funções secundárias como a de transmissão, alarme e até Assim, para evitar estas imprecisões, devemos escolher o rotâmetro adequado à quantidade de fluxo que pretendemos medir: para fluxos maiores, deve-se usar um rotâmetro maior, e para fluxos menores o rotâmetro deve ser menor. Evita-se assim, que a bóia esteja num dos extremos do rotâmetro. 1.7. Circuito de Medida Os rotâmetros além da sua função principal de medição de fluido podem ainda ser indicadores, transmissores e controladores. Quando são indicadores à distância ou controladores, a bóia pode ter ou não um íman em sua extensão, cujo movimento varia a indutância de uma bobina, ou ser acoplado com um sistema pneumático. O sinal da bobina ou do sistema pneumático é ampliado e aciona o controle ou indicador de um instrumento colocado à distância. O rotâmetro pode ter também uma função de controle de fluxo se for equipado com uma válvula controladora deste. Os rotâmetros podem também combinar-se com interruptores ou com outro tipo de instrumentação eletrônica, ou dispositivos de outra natureza, conforme o fim a que se destinam, conduzindo a uma variedade de aplicações possíveis. 1.8. Calibração A maioria dos rotâmetros possuem uma escala que pode ou não ser lida diretamente. Como as leituras do rotâmetro são afetadas pela densidade do fluido é necessário fazer as correções necessárias quando da mudança da densidade deste. Também é preciso fazer correções quando alteramos a pressão, a temperatura ou a gravidade especifica de um gás. Estas correções podem ser calculadas através do uso de várias fórmulas. Existem de fato, várias fórmulas disponíveis para calcular o fluxo de um fluido através de um rotâmetro que não está calibrado. Estas equações geram fatores de correção que correlacionam fluxos de outros fluidos a uma calibração já conhecida. São algumas as industrias que levam a cabo extensas experiências de modo a determinar a exatidão destas fórmulas matemáticas. Os melhores resultados obtidos estimam fluxos com ± 5% de exatidão. Se desejar uma melhor exatidão convém calibrar o rotâmetro com o atual fluido às condições de pressão e temperatura em causa. Estas indústrias podem ainda calibrar os rotâmetros para diferentes gases e/ou condições através de técnicas especializadas para o efeito, e a um custo reduzido. Para tal só é necessário especificar o gás, a temperatura e pressão de operação, bem como a quantidade de fluxo a que se destina e o modelo do rotâmetro. Ao longo dos anos foi construída uma extensa “biblioteca” de tabelas de correlação de fluxos, bem como curvas para dezenas de gases a numerosas condições de operação. Ao encomendar-se um rotâmetro podemos também encomendar estas tabelas. Convém ter em atenção que nos rotâmetros calibrados nas condições padrão e com uma válvula na entrada, as leituras no tubo estão corretas desde que se assegure que a pressão à saída é semelhante à pressão atmosférica. Quando a válvula está à saída, as leituras são corretas se a pressão do gás no interior é igual à pressão para a qual o tubo foi calibrado. 1.9. Seleção Existem vários modelos de rotâmetros que diferem entre si pelas suas características adaptadas a um vasto e distinto conjunto de condições de operação. O rotâmetro deve ser escolhido tendo em conta as especificações do cliente. Existe uma série de fatores que vão influenciar a seleção de um determinado rotâmetro, dos quais se destacam os mais importantes: 1. Taxa de fluxo - tenho que escolher o comprimento do tubo do rotâmetro de acordo com a quantidade de fluxo que pretendo medir. 2. Exatidão/repetibilidade - devemos ter em atenção os valores de exatidão e repetibilidade adequados ao objetivo a que se destina o rotâmetro. 3. Não corrosivo - O rotâmetro selecionado deve ser minimamente resistente a um fluido mais corrosivo. 4. As perdas de pressão devem ser mínimas - se tal não acontecer a eficiência da medição é bastante mais reduzida. 5. Preço - este é o parâmetro que mais pesa no processo de seleção de um rotâmetro. O ideal seria encontrar a relação ótima entre qualidade e preço, mas muitas das vezes nem sempre tal é possível. Um rotâmetro que satisfaça todos os fatores acima mencionados pode ser recusado se o seu preço for elevado 1.10. Instalação e Manutenção INSTALAÇÃO O rotâmetro é montado na posição vertical, pois a inclinação vai provocar uma reação do peso efetivo da bóia, introduzindo assim alguns erros. Se o ângulo de inclinação for bastante reduzido os erros não serão significativos. Convém seguir algumas das seguintes instruções: A maioria dos rotâmetros pode ser suportada pela conduta, no entanto, alguns rotâmetros de metal como são mais pesados devem ser suportados diretamente ou mais próximo possível da conexão da conduta. Na montagem dos rotâmetros devemos ter em atenção que estes não podem ser usados como meio de fixação da tubulação ou conduta. Se tal acontecer pode haver danos nos tubos de vidros do rotâmetro devido ao esforço efetuado. Convém instalar sempre junto do rotâmetro um dispositivo de segurança de modo a assegurar que a pressão não exceda os valores que este consegue suportar. MANUTENÇÃO O rotâmetro requer poucos cuidados de manutenção dado que é um instrumento que oferece bastante segurança. No entanto há que ter em atenção certos detalhes. Possíveis depósitos na bóia ou no tubo podem ser facilmente identificáveis em rotâmetros de tubo de vidro. Nos rotâmetros de tubo metálico estes detritos podem ser identificados através de um visor de vidro. Estes, são depois facilmente removidos usando um jato de um líquido de limpeza adequado. O rotâmetro deve ser periodicamente removido da conduta, desmontado, limpo e examinado para ver se existem vestígios de corrosão ou de desgaste. Deve-se também verificar o peso da bóia de forma a ver se este foi reduzido devido à ação abrasiva do fluido. 1.11. Vantagens e desvantagem do uso do Rotâmetro Vantagens - Podem ser utilizados para medir fluxos quer de líquidos, quer de gases; - Medição exata para valores mais baixos de caudal; - Capazes de medir caudais a baixas pressões; - As perdas de pressão são mínimas; - As fugas de entrada e/ou saída são nulas ou praticamente inexistentes - Indicação local do valor do fluxo, sem necessidade de aparelhos auxiliares; - Simples na sua concepção; - Capacidade de resistência à corrosão e ao desgaste; - Fácil de calibrar; - Facilmente se lê o valor do fluxo; - Variedade de modelos que podem ser aplicados às mais diversas situações; - A bóia não roda; - Vários tamanhos e formas da bóia à escolha de acordo com o fluxo que se pretende medir e de que fluido; - Componentes essenciais do rotâmetro são facilmente removíveis e substituíveis; - Fácil montagem e limpeza; - Não é caro; - Fornece boa exatidão e segurança; Desvantagens - Precisão afetada pelos depósitos interiores; - Custo elevado para grandes fluxos; - Fragilidade do tubo de medida; - Bolhas de ar no interior do tubo podem causar erros de leitura. 2. Procedimento Experimental A maioria dos rotâmetros possuem uma escala que pode ou não ser lida diretamente. Como as leituras do rotâmetro são afetadas pela densidade do fluido é necessário fazer as correções necessárias quando da mudança da densidade deste. Também é preciso fazer correções quando alteramos a pressão, a temperatura ou a gravidade especifica de um gás. Estas correções podem ser calculadas através do uso de várias fórmulas. Existem de fato, várias fórmulas disponíveis para calcular o fluxo de um fluido através de um rotâmetro que não está calibrado. Estas equações geram fatores de correção que correlacionam fluxos de outros fluidos a uma calibração já conhecida. Convém ter em atenção que nos rotâmetros calibrados nas condições padrão e com uma válvula na entrada, as leituras no tubo estão corretas desde que se assegure que a pressão à saída é semelhante à pressão atmosférica. Quando a válvula está à saída, as leituras são corretas se a pressão do gás no interior é igual à pressão para a qual o tubo foi calibrado. 3. Resultados Experimentais - Rotâmetro Medidas de vazão calibração do rotâmetro Massa de água (g) Tempo em (s) Vazão no medidor (L/ h) Vazão real Q = m/t (L/h) - - 0 - 12880 51 1000 903,53 11490 28 1500 1477,29 10990 20 2000 1978,20 10980 14 2500 2823,43 12900 16 3000 2902,50 Gráfico de Colunas Gráfico de Dispersão Erro percentual: Erro% = (Erro prático – Erro teórico) x 100 (Erro teórico)