Medição de Vazão - SENAI - MG

Medição de Vazão - SENAI - MG

(Parte 2 de 8)

. Tubo de Pitot200Qualquer3,5:1±1,5±0,75√∆muito facilnãonecs.Qualquer .Micro venturi 300 “ 3,5:1 ±3,0 - √∆ muito facil não necs. Qualquer

Medição de Vazão

Manutenção Preço relativoPerda de carga

1- Elementos deprimogênios .placas de orificio concêntrico VerificaçãoFacilidade de fabricaçãoBaixa laragura de faixa flange tapsperiódicaBaratoMédiaExistência de dados para larga faixa de aplicação Necessidade do elemento secundário coner tapsNecessidades de longos trechos retos radius taps vena contracta tapsLargamente aceitos pipe taps

. Placas de orificio excêntrico placas de orificio segmental placas de orificio de 1/4 circulo placas de oricio de entrada cônica . bocal de vazãoAplicação à fuídosUsinagem mais elaborada que a placa de orifício

ISA Verificação Médio Média erosivos ASME periódica

.tubo venturi classico fundido clássico usinadoBaixa perda de carga clássico soldadoVerificaçãoMédio+BaixaAplicação a fluidos erosivosCusto de fabricação elevado truncado periódica venturi bocal em dutos retangulares

. Tubo de PitotVerificaçãoBaratomuito baixaFacilidade de instalaçãoBaixa pressão operacional ; difícil de medir; precisão medíocre .Micro venturiperiódicaCusto de fabricação elevado

.AerofólioVerificaçãoMédio +muito baixaBaixa perda de carga periódicapouco trecho reto

2.2.1.1 CONCEITOS BÁSICOS

Equação da continuidade

Supondo, um fluxo em regime permanente na tubulação abaixo, não podemos acumular massa no volume compreendido entre as seções 1 e 2, pois neste caso pelo menos a massa específica variaria, deixando ser regime permanente.

Medição de Vazão

Podemos dizer: Qm1 = Qm2 e como Qm = Q.ρQ = V.S

Ql.ρ1 = Q2.ρ2 ou V1. S1 . ρ1 = V2 . S2 . ρ2 Se o fluído for incompressível, temos:

ρ1 = ρ2===> V1. S1 = V2 . S2 ou Q1 = Q2

onde:

V1 e V2 = Velocidades nas seções 1 e 2 Qm = Vazão em massa ρ= Massa específica S = Seção

Equação de Bernoulli

Supondo um fluído perfeito (ideal), que não possue viscosidade , ele desloca-se sem atritos e portanto sem perdas de energia.

Σ E n1 = Σ En2

Medição de Vazão

Eppo 1 + Eppr 1 + Ec 1 = Eppo 2 + Eppr 2 + Ec 2

γ2 γ 2

.En = Energia total .Eppo = Energia potencial de posição .Eppr = Energia potencial de pressão .Ec = Energia cinética

.M = MassaW = Peso γ = peso específico

.g = Aceleração da gravidade .P1 e P2 = Pressão nas seções 1 e 2

Como W = M.g

γ2g γ 2g
2g 2g
γ2g

Equação básica para elementos deprimogênios

Baseado na equação da continuidade para fluído incompressível: V1.S1 = V2 . S2 ====> V1 = V2.S2/S1

Fazendo: β = d/D ====> β2 = S2/S1

Medição de Vazão

Subst. na equação de Bernoulli:(V2)2-(V2.β2)2 = P1-P2
2.g γ
Isolando V2: V2 = √P1-P2 . √2g . 1/√γ1/√1-β4
Fazendo: E = 1/√1-β4====> V2 = √P1-P2 . √2g . 1/√γ .E
V1 = β2. √P1-P2√2g . 1/√γ .E

A equação anterior é puramente teórica, principalmente pelo fato de considerar que, nas seções 1 e 2, as velocidades são uniformemente distribuídas e respectivamente iguais a V1 e V2. Esta equação pode ser transformada adequadamente para uso prático, se incluirmos um coeficiente de correção que leve em consideração todos elementos de um escoamento real. Este coeficiente, chama-se coeficiente de descarga C:

C = vazão real ====> Qreal = Qteor . C vazão teor.

Os valores de C, são resultados experimentais e para cada tipo de elemento deprimogênio e sistema de tomada de impulso, C varia em função do diâmetro (D) da tubulação, do N° de Reynolds (Rd) e da relação dos diâmetros referentes a seção S1 e S2 (β=√S2/S1).

C = f(D,Rd,β)

Malha para medição de vazão

Na indústria, o método mais utilizado para medir vazão pelo princípio da pressão diferencial variável é da placa de orifício.

Medição de Vazão

Podemos representar esquematicamente esta malha de medição, através do fluxograma mostrado abaixo:

Da equação alcançada no item anterior pode-se concluir que a vazão só irá variar em função de √∆P, pois S1, E, C, β, √2g, e 1/√ γ são constantes. Portanto podemos simplificar a expressão, assim:

Q = K x √∆P onde: K = Constante que depende de fatores como:

Medição de Vazão

. Relação entre orifício e tubulação . Características do fluído

É importante observar, que o ∆P varia quadraticamente em função da vazão Q.

"Q"∆Psaída do FTindicaçãoindicação do FI escala linear do FI escala quadrática

Medição de Vazão

Supondo o fluxograma abaixo, sabe-se que esta malha possui como características:

Vazão máxima de 10 m3/H e o ∆P produzido com esta vazão é de 2500 mmH2O. Como saber a pressão de saída do transmissor ( FT ), quando a vazão for 8 m3/H ?

Q = K x √∆P ====> K = Q

Determinação do K: √∆P

Para vazão máxima:
K = 10 = 10 ===>K = 0,200 (m3/H , mmH2O)
√250050

Pressão de Saída do FT = PFT

PFT = ∆P/Span de ∆P x 12 + 3 = 1600/2500 x 12 = 3 PFT = 10,68 PSI

Outro método de trabalho, baseia-se no cálculo em porcentagem adotando-se K = 10.

Então: 8 m3/H equivale a 80% da vazão portanto: Q = K x √∆P ====> ∆P = (Q/K)2 = ( 80/10)2 = 64

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