Apresentação Medição Vazão

Apresentação Medição Vazão

(Parte 1 de 2)

ACADEMIA INDUSTRIAL Medição de Vazão

Medição de Vazão

ACADEMIA INDUSTRIAL Medição de Vazão

Por que medir vazão ?

Controle de dosagem de químicos

Medição de produção

Sistema de Medição Vazão

ACADEMIA INDUSTRIAL Medição de Vazão

Vazão e Fluído Conceitos

Definição Fluído

“A principal característica dos fluidos está relacionada a propriedade de não resistir a deformação e apresentam a capacidade de fluir, ou seja, possuem a habilidade de tomar a forma de seus recipientes”

-Os líquidos são praticamente incompressíveis e tem volumes definidos

-Os gases são compressíveis e se expandem para todo a mbiente.

Fluído

Fluidos podem ser líquidos ou gases !

Definição Vazão

Vazão Volumétrica é definida como a razão entre volume de determinado fluido cruzando uma determinada seção e um intervalo de tempo. Em outras palavras, vazão volumétrica é a quantidade de um fluido que conseguimos transferir através de uma tubulação em um determinado tempo

Vazão Volumétrica

Para encher um galão de 20 litros essa torneira demora 5 minuto

Para encher um galão de 20 litros essa torneira demora 2 minuto

Para encher um galão de 20 litros essa torneira demora 1 minuto

Vazão Volumétrica = Volu me

Te mpo

Vazão = 20 L

5 Min = 4 L/min

Vazão = 20 L

Vazão = 20 L

Exercita ndo

Qual a vazão de cada torneira ?

ACADEMIA INDUSTRIAL Medição de Vazão

Exercita ndo

1 –Considerando que a vazão da tubulação de entrada de um caixa dágua é 20L/min e sua capacidade de armazenamento é de 1000 L. Quanto tempo irá demorar para encher a caixa?

2 –Após a construção de uma piscina com volume de 30000 L iniciou-se o enchimento com a mangueira do jardim, a piscina encheu após 25 horas com a mangueira aberta. Qual a vazão de água da torneira?

Galões

Unidades Comuns de Vazão volumétrica são:

oLitros por Segundo: l/s oLitros por Minuto: l/min oLitros por Hora: l/h oMetros cúbicos por Segundos: m³/s oMetros cúbicos por Minutos: m³/min oMetros cúbicos por Horas: m³/h oGPM: Galões por Minutos oCFM ou ft³/min: Pés cúbicos por minuto

Unidades de Vazão Volumétrica

Galões se refere a medida Norte Americana US Gallon, que equivale a 3,79 litros

SI SI = Sistema Internacional

Definição Vazão

Vazão Mássica é definida como a razão entre a massa de um determinado fluido cruzando uma determinada secção e um intervalo de tempo. Em outras palavras, vazão mássica é a quantidade de massa de fluido que conseguimos transferir através de uma tubulação em um determinado tempo

Vazão Mássica

Precisa-se adicionar 50 kg de Soda a um tanque de mistura a cada 20 minutos, qual deve ser a vazão de soda ?

Vazão Mássica = Massa

Te mpo

Exercita ndo

Vazão Mássica = Massa

Te mpo

Vazão Mássica = 50 kg

Vazão Mássica = 50 kg

Galões

Unidades Comuns de Vazão Mássica são:

oQuilos por segundo: kg/s oQuilos por segundo : kg/min oQuilos por segundo : kg/h oToneladas por minuto: Ton/min oToneladas por hora: Ton/h oLibras por minuto: Lb/min oLibras por hora: Lb/h

Unidades de Vazão Mássica

UNIDADE LIMEIRA SP 1 Libra, unidade Norte Americana = 0,453 kg

SI SI = Sistema Internacional

Existe uma relação direta entre a velocidadede um fluido, a vazãoe a áreade secção transversal por onde o fluxo passa

Relação Entre Velocidade, Vazão e Secção

Vazão (Q) = Velocidade (v) x Área (A)

Alguns métodos para medir vazão na verdade medem a velocidade ou a pressão, para então determinar a vazão !

Área de um tubo (A) = 3,14 x D²

D v https://i.stack.i mgur.co m/PY2QA.png

Utilizar sempre unidades compatíveis na equação, por exemplo, velocidade em m/s, área em m² e vazão em m³/s

Relação Entre Velocidade, Vazão e Secção

Exercita ndo

Tubo de 6”

Q = v x A

Velocidade Medida = 1,5 m/s https:// w w w. markstaar.co m/i mages/products/197892.jpg

Qual a Vazão ?

Relação Entre Velocidade, Vazão e Secção

Exercita ndo

Tubo de 10”

Velocidade Medida = 2,5 m/s

Qual a Vazão ?

Q = v x A

Relação Entre Velocidade, Vazão e Secção

Exercitando :

Tubo de 10”

Diâmetro da linha = 6” e 10”.

Calcule a velocidade do fluido da tubulação de recalque da bomba considerando os dados abaixo, a velocidade deve ser dada em m/s.

Modos de Escoa mento https:// w w w. markstaar.co m/i mages/products/197892.jpg

Existem dois modos do fluido se propagar em um meio (tubulação, espaço livre, etc.) relacionados com as características do fluido, dimensão da tubulação e velocidade

•Escoamento Laminar: “Ocorre quando as partículas de um fluido movem-se ao longo de trajetórias bem definidas, apresentando lâminas ou camadas (daí o nome laminar)”

•Escoamento Turbulento: “Ocorre quando as partículas de um fluido não movem-se ao longo de trajetórias bem definidas, ou seja as partículas descrevem trajetórias irregulares, com movimento aleatório, produzindo uma transferência de quantidade de movimento entre regiões de massa líquida.” http:// w w w.engbrasil.eng.br/p/ mf/aula10.pdfhttps:// w w w.sciencealert.co m/i mages/2016-10/turbulent-la minar.gif

Efeitos da Velocidade https:// w w w. markstaar.co m/i mages/products/197892.jpg http:// w w w.engbrasil.eng.br/p/ mf/aula10.pdf

Para se determinar qual o tipo de escoamento real durante o projeto utiliza-se o número de Reynolds (Re)

Re = ρx v x D

µ= Viscosidade dinâmica do Fluído

v= Velocidade D= Diâmetro da Tubulação ρ= Massa específica do Fluído

La minar Transição

Turbulento

Re Escoa mento

Velocidade vs. Pressão Equação de Bernoulli

Daniel Bernoulli foi um importante matemático e físico Suíço que desenvolveu os princípios da hidrodinâmica em 1738, base da teoria da mecânica dos fluidos atualmente https://pt.khanacade my.org/science/physics/fluids/fluid-dyna mics/a/ what-is-bernoullis-equation

P= Pressão

h= Altura (Cota)

v= Velocidade g= Gravidade = 9,81 m/s² ρ= Densidade

Se considerar o mesmo fluido (mesmo ρ) e uma mesma altura (tubulação horizontal) temos:

Velocidade Pressão

Velocidade vs. Pressão Equação de Bernoulli

Se considerar o mesmo fluido (mesmo ρ) e uma mesma altura (tubulação horizontal) temos:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Fluids/i mgflu/berc.gif

Densidade

Densidade ou massa específica de um fluido é a relação entre a massa de uma determinada porção do fluido e o volume por este ocupado.

A densidade pode também é válida para materiais sólidos.

Densidade (ρ) = Massa

Volu me Kg/m³ ou g/cm³

Material Kg/ m³

Hidróxido de sódio (NaOH)2130

Peróxido dehidrogênio

Dióxidode Cloro (ClO 2) 1640

Lama deCal (Lavada após http:// w w w.euroaktion.co m.br/Tabela %20de %20Densidade %20dos %20 Materiais.pdf http:// w w w.crq4.org.br/s ms/files/file/elie_texto(1).pdf

1000 kg de água

1 m³de água

Métodos de Medição de Vazão

Tipos mais Comuns de medidores de vazã o oPlaca de Orifício o Annubar

Tipos de Medição

Medidores Indiretos

São medidores que mensura m a variação de algu ma outra variávelrelacionada co m a vazão, por exe mplo, velocidade.

o Magnético o Vortex

Medidores Especiais

São medidores que utiliza m técnicas avançadas de medição devazão o Ultrassônico o Corriolis

Medidor Placa de Orifício

Medidor Placa de Orifício

Medidores de vazão baseados e m placa de orifício são constituídos por u m disco querestringe ofluxo de u mlíquido ou gás ao longo de u ma tubulação. Ao se restringir ofluxo a velocidade au menta na saída do orifício, alterando a pressão na região

Existe m então duasto madas de pressão, u ma ajusante e outra a montante da placa, de modo que u m trans missor de pressão diferencial pode serinstalado e a partir da geo metria da placa e outrosfatores podese deter minar a velocidade e por fi m a vazão.

http:// w w w. wika.co m.br/upload/ WIKA_Thu mbnails/Product-Detail-Large/PIC_PR_FLC_OP_FLC_FL_FLC_AC_de_de_50409.jpg.png http:// w w w.e merson.co m/catalog/en-us/auto mation-solutions/ measure ment-instru mentation/pressure/rose mount-3051sfc-orifice-plate-flo w- meter https://educationcenter.e mersonprocess.co m/Content/Uploads/en-us/Conditioning %20Orifice %20Plate(13).png http://i mage.china-ogpe.co m/pi mage/3853/i mage/Orifice_flo w meter_Product3853.jpg

Cálculo da Placa de Orifício

Q= Vazão

K= Fator que depende de vários fatores como a geometria do tubo e da placa de orifício e as características do fluido

Δ = Pressão diferencial

A relação entre Vazão e o diferencial de pressão não é linear, é quadrática !

% da Vazão RelaçãoLinear

Relação Quadrática

Cálculo da Placa de Orifício

O Cálculo da relação quadrática pode ser feita pelo própriotrans missor diferencial de pressão, pelo SDCD ou até mes mo por métodos mecânicos ou pneu máticos

Exe mplo

Placa de Orifício

Tomada de

Alta ou Montante

Tomada de

Baixa ou Jusante

Trecho Reto a

Montante Trecho Reto a

Jusante

Diâmetro do Tubo

Fundamentos de Instrumentação e Controle: Eng. Paulo Vicente Correa, 2002

Detalhes de Montagem

Detalhes de Montagem Placa de Orifício

Medição de Gases

Fundamentos de Instrumentação e Controle: Eng. Paulo Vicente Correa, 2002

FT Plugs

Válvulas

de Ventilação

Manifold 3-vias

Válvulas de Bloqueio

Orifício

Medição de Vapor

Válvulas de Bloqueio

Válvulas de Dreno

Plugs TRANSMISSOR

Orifício Medição de Líquido

Tomadas na posição superior para aplicação em Vapor

Válvulas de Dreno

Plugs

Válvulas de Bloqueio Orificío

Pote de Condensado

Manifold 3-vias

Principais aplicações da Placa de Orifício

Vantagens:

o Si mples e de Baixo Custo. o Ausência de Partes Móveis. o Manutenção Si mples. o Pode medir muitostipos deFluidos, Vapores e Gases.

o Poderealizar medição e m altate mperatura(Até 540ºC) e alta pressão(Até 410 Bar).

Desvantagens:

o Causa u ma grande perda decarga nosiste ma. o Faixa de mediçãorestrita( 1 ½” a 96”).

o Precisão quando co mparada co m outros métodos é menor.(E mtorno de 1,5 % a 2 %).

A placa de orifício em si é um elemento primário !

Assista o vídeo https:// w w w.youtube.co m/ watch?v=jK MuNP4va6 w

Aplicação:

o Medição devapor e m geral o Medição de água o Medição de quí micos(soda)

Medidor Annubar

Medidor Annubar

Medidores dotipo Annubar são constituídos por dois tubos co m diversas furações que estão inseridos na tubulação onde se deseja realizar a medição. U m tubo é voltado direta mente para o sentido do fluxo e possui diversas furações confor me o projeto e outrocontrárioaofluxo.

Co m esse arranjo é possível deter minar a velocidade a partir da diferença de pressão e consequente mente, conhecendo o diâ metro, podese deter minar a vazão, de maneirasi milar a placa de orifício, mas se m a necessidade de se au mentar a velocidaderestringido ofluxo.

Annubar é u ma marcaregistrada da Rouse mount, é si milar a u m tubo de pitot, mas co m maiores vantagens.

http:// w w w2.e mersonprocess.co m/en-US/brands/rose mount/Flo w/DP-Flo w-Products/Co mpact-Annubar-Flo w meters/PublishingI mages/ mCAnnubarProdBen06.gif http:// w w w.star mech.net/i mages/Annubar-FBR-75.jpg

Medidor Annubar http:// w w w2.e mersonprocess.co m/en-US/brands/rose mount/Flo w/DP-Flo w-Products/Co mpact-Annubar-Flo w meters/PublishingI mages/ mCAnnubarProdBen06.gif http:// w w w.ves ma.co m/pictures/ meter_annubar.jpg http:// w w w.allinstru mentation.co m/ wp-content/uploads/2017/05/Annubar.png

Tubo

Tubo

Tubo

Fluxo

Furos Furos

Divisão

Transmissor de Pressão Diferencial https://i mage.slidesharecdn.co m/basic-instru mentation-140401171627-phpapp01/95/basic-instru mentation-15-638.jpg?cb=1396372617 http://energy.kth.se/co mpedu/ webco mpedu/S3_ Measuring_Techniques/B5_Flo w_ Measure ments/C2_Velocity_Change_Flo w meters/S3B5C2_files/S3B5C2pop_files/i mage127.gif

Principais aplicações do Annubar

Vantagens:

o Baixa perda decarga dalinha.

o Instalação muitosi mples, podeserfeita até co m o processo e mfunciona mento.

o Pode diversos Fluidos, Gases e até Vapor(400ºC máxi moco m 5 bar).

Desvantagens:

o So mentelíquidosli mpos. o Não aplicável paralíquidosco m altaviscosidade.

o Precisão mediana co mparada co m outros métodos(1 % a 2 %).

Assista o vídeo https:// w w w.youtube.co m/ watch?v=kHpZN92V9J M

Aplicação:

Medidor Vortex

Medidor Vortex

Medidores do tipo Vortex são construídos co m u ma haste i mersa no fluido, de modo que esta gere u ma turbulência proposital no fluxo causando diversos rede moinhos (ou Vórtices). Esse efeito gerado é conhecidoco movórtices de Von Kár mán.

Esses vórtices acontece m de maneira alternada u m pequenosensor mecânico capta essa oscilação, quete m afrequência direta mente proporcional co m a velocidade dofluido.

Theodore Von Kár mánfoi u m mate mático, engenheiro mecânico e físico nascido e m 1881 na Hungria que trabalhou principal mente no ca mpo da aeronáutica, e m foguetes, aviõessupersônicos e no pri meiro protótipo de helicópterofuncional.

Fluxo

Elemento Sensor de Vibração Distância entre as ondas do vortex

Obstáculo para gerar vortex Vortex v = d x f http:// w w w.allinstru mentation.co m/ measure ments/flo w- measure ment/vortex-flo w- meter- working-principle/ v= Velocidade do fluido d= Largura do corpo f= Frequência de oscilação do vortex

Q = A x v https://upload. wiki media.org/ wikipedia/co m mons/b/b4/Vortex-street-ani mation.gif

Medidor Vortex

Montagem de medidores Vortex

Líquido ou Gás Gás

Vapor http:// w w w.e merson.co m/docu ments/auto mation/75062.pdf

Principais características do

Vantagens:

o Aplicável para Gás,Líquidos e Vapor o Baixa perda decarga o Fácil manutenção devido ausência de partes móveis o Precisão mediana(0,65 %- 1 %) o SaídaLinear o Te mperaturaaté nafaixa de 300ºC

Desvantagens:

o Nãoconsegue m medirvazões muito baixas o Nãorealiza medições e mlíquidos de altaviscosidade o Medição é afetada por pulsação do processo. Assista o vídeo

Medidor tipo Vortex http:// w w w.e merson.co m/docu ments/auto mation/75062.pdf https:// w w w.youtube.co m/ watch?v=97OX5UPP-9A

Aplicação:

o Medição de oxigênio o Vapor

Medidor Coriolis

Medidor Coriolis

Resu mida mente, u m medidor Coriolis possui dois co mponentes:tubos desensores de medição etrans missor. Os tubos de medição são sub metidos a u ma oscilação e fica m vibrando na sua própria frequência natural à baixa a mplitude, quasei mperceptívela olho nu.

Quando u m fluido qualquer é introduzido no tubo e m vibração, o efeito do Coriolis se manifesta causando u ma defor mação,isto é, u matorção, que é captada por meio de sensores magnéticos que gera m u matensão. O atraso entre os doislados é direta mente proporcionalàvazão mássica.

Gaspard Gustave de Coriolis, u m mate mático e engenheiro descobriu este efeito e m 1835, porissorecebeu seu no me.

https:// w w w.instru mart.co m/assets/krohne-opti mass6000-500.jpg

Medidor Coriolis https://en. wikipedia.org/ wiki/File:Coriolis_ meter_vibrating_flo w_512x512.gif https://en. wikipedia.org/ wiki/File:Coriolis_ meter_vibrating_no-flo w_256x256.gif

Sem Líquido Com Líquido

Vibração Conhecida

Sinal Captado

Grande Vantagem:

•Pode medir a densidade do fluido através da frequência da vibração

•Pode fornecer diretamente a vazão mássica

Principais aplicações do Medidor Coriolis

Vantagens:

o Pode medir líquidos difíceis de se medir por outro métodos(Altaviscosidade, particulado) o Líquidos e algunstipos de gases o Não precisa de trechos retos antes dele, variação de densidade não alteraa medição o Medição de densidade evazão mássica o Excelente precisão– 0,1 % a 0,5 %

Desvantagens:

o Apenas para pequenastubulações(Até 150 m m) o Requer u ma alta velocidade,logo u ma perda de carga mais elevada que annubar,vortex ou magnético o Custo mais elevado do que outros métodos

Assista o vídeo https:// w w w.youtube.co m/ watch?v=7dp8PO-_BdA https:// w w w.youtube.co m/ watch?v=D7nRK25lugA

(Parte 1 de 2)

Comentários