Elementos primarios de vazao

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(Parte 3 de 5)

- Os tubos das linhas de impulso devem ter o mesmo diâmetro; para o caso de líquidos limpos, o diâmetro interno do tubo não deve ser inferior a 6 m e, em casos de vapores condensáveis, onde bolhas podem ser liberadas, o diâmetro interno não deve ser inferior a 10 m;

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- As linhas de impulso horizontais de grande comprimento, com líquido, devem ter inclinação de 8%, a fim de permitir que as bolhas liberadas retornem ao duto do processo. Se o líquido é viscoso, entre 5 e 100 centipoise, recomendamos 25%.

- Analisar a possibilidade de diferença de temperatura entre as linhas de impulso, especialmente quando cheias de líquido; densidades diferentes nas linhas de impulso provocam o desbalanceamento das colunas líquidas, gerando erros tão maiores quanto maior for a diferença de temperatura e quanto menor for a pressão diferencial. Para sanar este problema, recomendamos que as linhas de impulso sigam juntas e, se necessário, protegidas termicamente. Se a diferença de temperatura for constante poderemos compensar o erro através do ajuste de zero do transmissor. A tabela N1 apresenta o diâmetro interno mínimo para as linhas de impulso, em função do tipo de fluído e do comprimento da linha.

TAB N1 DIÂMETRO INTERNO MÍNIMO, EM M, PARA LINHAS DE IMPULSO

ATÉ 15 6 9 12.5 25 15 - 40 ** 6 9 18.8 25 40-80 12.5 12.5 25 38

* SEM FLUÍDO DE SELAGEM ** EVITAR COMPRIMENTOS MAIORES QUE 15 MFONTE: ISO 2186 (1973)

É usada quando necessitamos isolar o transmissor do fluído do processo, com o objetivo de evitar corrosão, sujeira, sedimentos, condensação e solidificação.

O líquido de selagem mais comum para óleos é a mistura de 50% de água e 50% de glicerina ou etileno glicol ou, para proteção contra baixa temperatura, a mistura de 60% de etileno glicol; a mistura de etileno glicol apresenta densidade de, aproximadamente, 1.07, enquanto a de glicerina 1.13; a mistura de 50% de etileno glicol congela em -23ºC e a de 60% em -49ºC.

Como regra geral, o líquido de selagem não deve misturar ou reagir com o fluído do processo; deve apresentar densidade diferente do fluído medido e não evaporar sob as condições de operação e do ambiente.

Existem situações no processo que não permitem o uso de líquidos de enchimento ou a obtenção de materiais adequados para as partes molhadas do instrumental; para estas situações deveremos usar os diafragmas de selagem apresentados, normalmente, em 2 tipos:

- em conjunto com o instrumento: É constituído por um diafragma metálico soldado ao sistema que acopla com o tubo do processo e interligado ao instrumento por capilar cheio de líquido de selagem, geralmente com baixa pressão de saturação na temperatura do processo. Este sistema é, geralmente, executado pelo fabricante do instrumental com técnicas controladas e não disponíveis na maioria das oficinas de manutenção; a calibração do transmissor e feita após a montagem do conjunto.

- entre flanges: O diafragma é fixado entre flanges, a conexão com o processo sendo feita por tubo e ao instrumento por tubo com líquido de enchimento. Os materiais dos diafragmas devem atender às características de corrosão do fluído do processo, usando-se em aplicações comuns, o aço inox.

Os sistemas de purga somente devem ser usados se os métodos convencionais se mostrarem falhos na prevenção dos problemas de vaporização, condensação, corrosão ou entupimentos; o fluído de purga deverá: - estar livre de partículas sólidas;

- não ser corrosivo;

- permanecer em fase simples nas condições de operação;

- não interferir com o processo;

- não reagir com o fluído do processo;

- possuir um sistema de controle de vazão que deverá ser mantida em valor reduzido, a fim de obter-se baixa velocidade dentro da linha de impulso; a existência de velocidade no fluído de purga provoca perda de carga, podendo gerar diferenças de pressão entre a tomada de impulso e o instrumento medidor da pressão diferencial; é importante que as vazões de purga sejam iguais nas linhas de impulso. É possível evitar os

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Web Site: http://www.bringer.com.br e-mail: bringer@bringer.com.br problemas causados pela perda de carga montando o ponto de injeção do fluído próximo à tomada de pressão; para o controle da vazão recomendamos rotâmetro com controlador de vazão incorporado.

O sistema de aquecimento das linhas de impulso deve ser usado se o fluído nelas contido condensar, solidificar ou congelar na temperatura mais baixa esperada para o ambiente. O aquecimento comum é realizado por vapor de baixa pressão, através de tubos de cobre de diâmetro reduzido e com proteção térmica de cordões de amianto ou produto similar.

O aquecimento indevido do corpo do transmissor pode provocar danos ou desvios na calibração; a montagem do instrumento com a parte eletrônica ao mesmo nível do corpo minimiza os efeitos da temperatura.

O transmissor de pressão diferencial/vazão deve possuir as seguintes características: - alta precisão - a "imprecisão" do instrumental é, normalmente, referenciada ao fundo de escala e, para uma determinada pressão diferencial de calibração, teremos, como conseqüência, um aumento da imprecisão com a diminuição do valor do diferencial de pressão; como exemplo, uma imprecisão de 0.5% de fundo de escala representa 1% quando em 50% da escala, provocando imprecisão - versatilidade na calibração - a faixa disponível para ajuste deve ser ampla e a calibração simples e rápida e a preferência deve ser para os equipamentos inteligentes. Para o cálculo Inicial de um elemento primário gerador de pressão diferencial sugerimos usar, como pressão diferencial de cálculo, o valor médio da faixa disponível do transmissor, a fim de possibilitar eventuais mudanças no valor máximo da vazão. - material do corpo - o material das partes molhadas deve atender às exigências de corrosão do fluído contido nas linhas de impulso. - segurança - os requisitos de segurança do local da instalação devem determinar o nível de proteção do equipamento.

REGRAS GERAIS: - o instrumento deve ser montado perto do elemento primário;

- deve ficar livre de tensões mecânicas e de vibrações excessivas;

- a posição de montagem deve permitir fácil acesso;

- deve ser protegido contra alta temperatura e contra vazamentos do fluído do processo.

POSIÇÃO: O posicionamento do transmissor, em relação ao elemento primário, depende do fluído do processo:

LÍQUIDOS: - em dutos horizontais (figuras T1 e T2), as tomadas de pressão devem ser laterais, permitindo-se, para ambas

as tomadas, simultaneamente, orientação para baixo até 45º

- para dutos verticais, a posição radial das tomadas pode ser qualquer ao redor do tubo (figura T5).

- o instrumento deve ser montado em nível inferior ao elemento primário, a fim de permitir que eventuais bolhas sejam drenadas para o duto do processo; caso não seja possível (dutos junto ao chão), recomenda-se instalar o instrumento em nível superior, cuidando que as linhas de impulso, a partir das tomadas de pressão, inicialmente desçam e posteriormente subam, até atingir o instrumento; é necessário purgar as linhas de impulso e as câmaras do transmissor antes de colocar o sistema medidor em operação.

GASES: - para tubo horizontal e gases limpos, as tomadas de pressão devem ficar na vertical (figura T3) e para gases sujos ou condensáveis as tomadas devem ficar na lateral (figura T4); para dutos verticais ver figuras T6 e T7; se as linhas de impulso contiverem ar, será necessário efetuar a purga, especialmente se o fluído do processo apresentar densidade diferente do ar e se a pressão diferencial for de baixo valor.

VAPORES: - as tomadas devem ser laterais para dutos horizontais (figura T4) e para tubos verticais ver figura T7.

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A planta poderá, antes da partida, ser submetida a um processo de limpeza por água, vapor ou agentes químicos, com a finalidade de eliminar sujeiras, contaminantes, borrões de solda, etc. Durante este processo o elemento primário não deve permanecer montado; as linhas de impulso devem ser desconectadas

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Web Site: http://www.bringer.com.br e-mail: bringer@bringer.com.br e, somente após a limpeza, deve ocorrer a montagem do elemento primário, conexões e selagens. Verificar a ocorrência de vazamentos nas linhas de impulso e efetuar as purgas das linhas de impulso e do transmissor.

A partida do transmissor com o processo em andamento deve seguir as etapas: - manter as válvulas de bloqueio fechadas e a de equalização aberta;

- abrir o bloqueio da baixa pressão;

- fechar a equalização (o registro não deve dar vazamentos);

- abrir o bloqueio da alta pressão.

Se o sistema de medição possuir ajuste de amortecimento, recomendamos não usar taxas elevadas, especialmente quando se deseja precisão elevada; com amortecimento, o instrumento fornece a pressão diferencial média, extraindo-se dela, a raiz quadrada; o correto seria obter-se a média das raízes quadradas das pressões diferenciais. Sob este ponto de vista é conveniente amortecer o sinal após a extração da raiz.

DEFEITO NO ELEMENTO PRIMÁRIO ELEMENTO PRIMÁRIO β ERRO % ARESTA ARREDONDADA ORIFÍCIO DE CANTO VIVO - 450 (RAIO ARESTA) ÷ d

ORIFÍCIO SEGMENTAL - 175 (RAIO ARESTA) ÷ (ALT SEGMENTO)

ORIFÍCIO MUITO ESPESSO ORIFÍCIO CANTO VIVO, TOMADAS 0.2 -1% P/ O DOBRO DA ESPESSURA CORNER, D-D/2 E VENA CONTRACTA CORRETA

PLACA MUITO ESPESSA ORIF CANTO VIVO, TOMADA CANTO <0.7<+1% P/ O DOBRO DA ESPESSURA CORRETA

POSIÇÃO DA TOMADA DE PRESSÃO ORIF CANTO VIVO, TOMADA CANTO <0.67- 0.1% SE DISTÂNCIA 0.05D DO CANTO - 1.2% SE DISTÂNCIA 0.5D DO CANTO

BOCAL <0.6- 0.5% SE DISTÂNCIA 0.05d DO CANTO - 2.6% SE DISTÂNCIA 0.5D DO CANTO

ORIF CANTO VIVO, TOMADAS D-D/2 0.7 - 1% SE TOMADA JUZANTE 0.1DAFASTADA OU + 1% SE 0.1D MAIS PRÓXIMA

TOMADAS COM REBARBAS TODOS ÷ 30%

∅ DA CÂMARA ANULAR MUITO ORIF CANTO VIVO, TOMADA CANTO 0.7 DE -2% A +5% PARA 10% DE DESVIO PEQUENO BOCAL 0.75DE -6% A +1% PARA 10% DE DESVIO

JUNTA MENOR / EXCÊNTRICA ENTRE CÂMARA ANULAR E FLANGE ORIFÍCIOS E BOCAIS ± 60%

POSIÇÃO EXCÊNTRICA DO ELEMENTO ORIFÍCIOS E BOCAIS 0.8 ± 1% SE EXCÊNTRICO 0.015D MAX <5% ÂNGULO CONE DE ENTRADA ERRADO VENTURI + 2% SE ÂNGULO 12º ÂNGULO CONE DE SAIDA ERRADO VENTURI 0%, AFETA SÓ A PERDA DE CARGA RAIO ENTRE CONE E GARGANTA VENTURI ATÉ 1.5% SE INCORRETO

RUGOSIDADE DA FACE DE ENTRADA ORIFÍCIOS 0.5 ERRO NEGATIVO SE RUGOSIDADE AUMENTA

-3% P / ÁGUA SE (d/RUGOSIDADE) = 80 E Nº DE REYNOLDS = 20000

- 2% P / ÁGUA SE (d/RUGOSIDADE) = 620 E Nº DE REYNOLDS = 20000

TRECHO MONTANTE CURTO APÓS:

- 2 CURVAS NO MESMO PLANO ORIF CANTO VIVO, TOMADA CANTO0.5<+0.5% SE TRECHO > 4D 0.75<+3% SE TRECHO > 4D - 3 CURVAS EM ÂNGULOS RETOS ORIF CANTO VIVO, TOMADA CANTO <0.75<-5% SE TRECHO > 4D

- VÁLVULA GLOBO ABERTA ORIF CANTO VIVO, TOMADA CANTO 0.5<+1.5% SE TRECHO > 4D 0.75<+5% SE TRECHO > 8D

ORIF CANTO VIVO, TOMADA D-D/2 <0.75<+2% SE TRECHO > 6D OU NAS FLANGES

- EXPANSÃO (0.5D P/ D EM 1.8D) ORIF CANTO VIVO, TOMADA CANTO 0.40-10% SEM TRECHO RETO TOTAL 0.70-50% SEM TRECHO RETO TOTAL

- REDUÇÃO (1.25D P/ D EM D) ORIF CANTO VIVO, TOMADA CANTO 0.40±0.5% SEM TRECHO RETO TOTAL 0.70+ 2% SEM TRECHO RETO TOTAL

TRECHO MONTANTE CURTO APÓS:

- POÇO TERMOMÉTRICO ORIFÍCIO <+2% P/ ∅ DO POÇO >0.04D E TRECHO<15D

- SOLDA DE 2 TUBOS DE ∅s DIFERENTES ORIFÍCIO ≅ 0% SE ∅ MUDA <20% E TRECHO >7D

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- 2 CURVAS NO MESMO PLANO ORIF CANTO VIVO, TOMADA CANTO 0.5<-2% SE TRECHO > 1D 0.75<-3% SE TRECHO > 1D

- 3 CURVAS EM ÂNGULOS RETOS ORIF CANTO VIVO, TOMADA CANTO 0.5<-2% SE TRECHO > 1D 0.75<-2.5% SE TRECHO > 1D

- VÁLVULA GLOBO ABERTA ORIF CANTO VIVO, TOMADA CANTO 0.5<-0.5% SE TRECHO > 1D

ELEMENTO E REDUÇÃO (D P/0.5D EM D) 0.75<-1% SE TRECHO > 1D

TUBO:

- SEM TRECHO JUZANTE ENTRE ORIF CANTO VIVO, TOMADA CANTO <0.4+1% 0.7 -1% - DIÂMETRO D ERRADO ORIFÍCIO CANTO VIVO 0.74>-4% SE D=D+5%

- RUGOSIDADE ANORMAL ORIFÍCIO CANTO VIVO <0.3DESPREZÍVEL

- RUGOSIDADE = 6 M ORIF CANTO VIVO, TOMADA CANTO 0.5 +9% SE D=3" (O ERRO PROVAVELMENTE SERÁ 0.7 +40% SE D=3" MENOR P/OUTROS ELEMENTOS E 0.5 +2% SE D=12" TOMADAS) 0.7 +8% SE D=12" +1% P/D=12" SE LIMPO EM 5D MONTANTE

+0.5% P/D=12" SE LIMPO EM 7D MONTANTE

≅0% P/D=12" SE LIMPO EM 15 D MONTANTE

+2% P/D=3" SE LIMPO EM 5D MONTANTE

+1% P/D=3" SE LIMPO EM 15D MONTANTE

OUTROS

≅0% P/D=3" SE LIMPO EM 30 D MONTANTE VENTURI NEGATIVO - MATERIAL ESTRANHO NO ORIFÍCIO TODOS POSITIVO, AUMENTANDO COM O β

- Nº DE REYNOLDS MUITO BAIXO ORIF CANTO VIVO, TOMADA VENA OU FLANGE 0.3 -7.5% P/REYNOLDS=1000, ATÉ -17% P/REY- NOLDS=250

0.6 -19% P/REYNOLDS=1000, ATÉ -26% P/REY- NOLDS=250

ORIF CANTO VIVO, TOMADAS D-D/2 OU CANTO 0.3 -2.5% P/REYNOLDS=1000, ATÉ -14% P/REY- NOLDS=100

0.6 -20% P/REYNOLDS=1000, ATÉ -25% P/REY- NOLDS=200

TECSONDA MOD AN9

É uma variação do tubo de Pitot; o modo de operação é baseado na extrapolação do teorema de

Bernoulli e utiliza os cálculos de Chebyshef sobre a média dos perfis de veias fluidas. A sonda atravessa completamente o duto, sendo sensível à velocidade de impacto do fluído em 4 ou mais furos, distribuídos no tubo sonda. Os furos são posicionados na montante da sonda e a posição segue a técnica de Chebyshef para obtenção da velocidade média, usando o sistema de segmentos anulares de áreas iguais.

A pressão do fluído, em cada um dos orifícios, afeta a pressão no interior do tubo sonda; o tubo de interpolação, localizado no interior do tubo sonda, sente a pressão resultante através de sua abertura, posicionada no eixo do tubo do processo. Esta pressão é conectada na alta pressão do transmissor, sendo representativa da velocidade média do fluído e, consequentemente, da vazão. Um tubo de medição da pressão estática é montado na juzante do tubo sonda e é ligado na baixa pressão do transmissor; este posicionamento permite obter pressão menor que a estática normal, maximizando, portanto, o diferencial gerado.

APLICAÇÃO - Sucção ou recalque de bombas, ventiladores, compressores e sopradores;

- Dutos de ar condicionado;

- Saída de gases de caldeira, alto fornos, reatores, exaustores;

- Sistemas de distribuição de água, vapor e ar comprimido;

- Equipamentos de secagem de ar.

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