Medidor de fluxo tipo deslocamento positivo

Medidor de fluxo tipo deslocamento positivo

MEDIDOR DE FLUXO TIPO DESLOCAMENTO POSITIVO

Medição de Vazão
A medição de vazão inclui no seu sentido mais amplo, a determinação da quantidade de líquidos, gases e sólidos que passa por um determinado local na unidade de tempo; podem também ser incluídos os instrumentos que indicam a quantidade total movimentada, num intervalo de tempo. A quantidade total movimentada pode ser medida em unidades de volume (litros, mm3, cm3, m3, galões, pés cúbicos) ou em unidades de massa (g, Kg, toneladas, libras). A vazão instantânea é dada por uma das unidades acima, dividida por uma unidade de tempo (litros/min, m3/hora, galões/min). No caso de gases e vapores, a vazão instantânea pode ser expressa, em Kg/h ou em m3/h.

Medição de Vazão
Quando se mede a vazão em unidades de volume, devem ser especificadas as "condições base" consideradas. Assim no caso de líquidos, é importante indicar que a vazão se considera "nas condições de operação", ou a 0 °C, 20 °C, ou a outra temperatura. qualquer. Na medição de gases ,é comum indicar a vazão em Nm3/h (metros cúbicos normais por hora, ou seja a temperatura. de 0 °C e a pressão atmosférica) ou em SCFM (pés cúbicos standard por minuto temperatura. 60 °F e 14,696 PSIA de pressão atmosférica). Vale dizer que: 1 m3= 1000 litros 1 pé cúbico = 0,0283168 m3 1 galão (americano) = 3,785 litros 1 libra = 0,4536 Kg.

Medição de Vazão
CLASSES DE VAZÃO Elimina-se a atual classificação metrológica A, B, C, D... e passase para duas classes de precisão, com os erros máximos permitidos praticamente idênticos aos vigentes atualmente e, como novidade, introduzindo-se o fator temperatura. As novas classes terão a ver com as vazões dos medidores e não unicamente com a sua precisão e sensibilidade: Classe 1 para hidrômetros com Qn maior ou igual a 100m3/h e Classe 2 para medidores com Qn inferior a 100m3/h. Assim, com as novas razões entre vazões e as novas classes, as normas e regulamentos não ficarão desatualizados ou sendo constantemente modificados para acompanhar o desenvolvimento tecnológico que é agregado permanentemente aos hidrômetros de água fria.

Medição de Vazão
Em processos industriais o importante da maioria dos materiais se faz através das tubulações. A medida da vazão é tão importante quanto a do consumo de energia elétrica, para fins contábeis e para verificação do rendimento do processo. Vazão é a quantidade - volumétrica ou gravimétrica - do fluxo em relação ao tempo. A vazão volumétrica é expressa em unidades tais como metros cúbicos/hora ou litros/minuto. Multiplicando essas unidades pela densidade do fluido, obtêm-se as unidades da vazão gravimétrica correspondente, por exemplo: toneladas/hora ou quilogramas/minuto.

Medição de Vazão
No caso de líquidos homogêneos é fácil obter seu volume mediante seu peso e sua densidade. Mas, no caso de vapores e gases, onde as densidades variam dependendo das condições de trabalho, tais como temperatura e pressão, é prudente medir as vazões em unidades gravimétricas. Se assim for, é necessário especificar as condições básicas da medida, por exemplo: N m3/h (Normais metros cúbicos/hora, isto é, a 0oC e 760mm Hg abs.) e scf/h (Standard cubic feet/hora, a 60oF e 14,73 p.s.i. abs., conforme AGA No3). A medição de vazão é a única que deve ser feita em movimento, ao passo que todas as outras medições, como as de pressão, de temperatura e de nível podem ser feitas em fluídos no estado estático.

Medição de Vazão
Para medir a vazão, na maioria dos casos, deve-se colocar algum obstáculo ao fluxo na tubulação, o que irá provocar perturbação no mesmo, causando perdas de carga. Existem três tipos fundamentais de medidores de vazão, que são: diretos, indiretos e especiais. Vamos conhecer os tipos de medidores de vazão...

Medição de Vazão
Medidores indiretos, utilizando fenômenos intimamente relacionados à quantidade do fluido passante: (I) Perda de carga variável (área constante) (a) Orifício (b) Bocal (c) Tubo de Venturi (d) Tubo de Dall (e) Tubo de Pitot (f) Cotovelo especial (II) Área variável (perda de carga constante) Rotâmetro (III) Medidores em canais abertos (a) Vertedor (b) Calha de Parshall

Medição de Vazão
(2) Medidores diretos de volume do fluido passante (I) Deslocamento positivo do fluido (a) Disco nutante (b) Pistão flutuante (c) Rodas ovais (d) Roots (II) Velocidade pelo impacto do fluido (a) Tipo hélice (b) Tipo turbina (3) Medidores especiais (a) Eletromagnético (b) Ultra-sônico (c) Mass Flow (d) Fio quente

Medição de Vazão
TIPOS DE MEDIDORES DE VAZÃO: Existem dois tipos de medidores de vazão, os medidores de quantidade e os medidores volumétricos. MEDIDORES DE QUANTIDADE São aqueles que, a qualquer instante permitem saber que quantidade de fluxo passou mas não vazão do fluxo que está passando. Exemplo: bombas de gasolina, hidrômetros, balanças industriais, etc. a) Medidores de Quantidade por Pesagem São utilizados para medição de sólidos, que são as balanças industriais. b) Medidores de Quantidade Volumétrica São aqueles que o fluído, passando em quantidades sucessivas pelo mecanismo de medição faz com que o mesmo acione o mecanismo de indicação.

Medição de Vazão
TIPOS DE MEDIDORES DE VAZÃO: São aqueles que passando em quantidades sucessivas pelo mecanismo de medição faz com que o mesmo acione o mecanismo de indicação. São este medidores que são utilizados para serem os elementos primários das bombas de gasolina e dos hidrômetros. Exemplo: disco nutante, tipo pistão rotativo oscilante, tipo pistão alternativa, tipo pás, tipo engrenagem, etc. MEDIDORES VOLUMÉTRICOS São aqueles que exprimem a vazão por unidade de tempo.

Medidor de Vazão Volumétricos

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
A descrição mais geral de um medidor do tipo deslocamento positivo é a de um instrumento que mede a quantidade do fluido escoando por meio da separação e contagem desse escoamento em bits discretos. Existem basicamente três tipos principais de medidores de deslocamento positivo utilizados na medição de gases. Os dois primeiros tipos, o de rotor semi-submerso e o diafragma, são utilizados para a medição de baixas vazões de gás e em condições próximas à ambiente. Medidores do tipo rotor semi-submerso são normalmente utilizados como medidores padrão de referência secundários em laboratórios de medição de vazão. Por sua vez, os medidores do tipo diafragma encontram mais aplicação na medição doméstica e comercial de gás.

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
Os medidores rotativos, são utilizados em aplicações sob vazões e pressões mais elevadas do que aquelas cobertas tanto pelos medidores do tipo rotor semi-submerso quanto pelos diafragmas. Um medidor de gás do tipo rotor semi-submerso consiste de um tambor disposto horizontalmente e subdividido em compartimentos. Os medidores de deslocamento positivo operam de forma contrária a bombas de mesmo nome: enquanto nessas um movimento rotativo ou oscilante produz um fluxo, neles o fluxo produz um movimento.

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
Algumas aplicações: •Adesivos •Químicos Agrícolas •Asfalto •Alimentação de animais •Aviação •Bebidas •Aditivos para Misturas de Concreto •Cosméticos •Petróleo Bruto •Derivados de leite •Combustível •Óleo combustível •Produtos Químicos Industriais •Fertilizantes Líquidos •Gases Liquefeitos •Óleos lubrificantes •Produtos Químicos Farmacêuticos •Vernizes e Tintas •Tinta de Impressão •Alimentos Processados •Derivados de Petróleo Refinado

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
Algumas vantagens são: - adequados para fluidos viscosos, ao contrário da maioria. - baixo a médio custo de aquisição. Algumas desvantagens: - não apropriados para pequenas vazões. - alta perda de carga devido à transformação do fluxo em movimento. - custo de manutenção relativamente alto. - não toleram partículas em suspensão e bolhas de gás afetam muito a precisão.

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
DISCO NUTANTE Este tipo de medidor é utilizado principalmente para medidores de vazão de água, sendo utilizado principalmente em resistências. O líquido entra no medidor através da conexão de entrada, passa por um filtro indo ao topo da carcaça principal. O fluido então se movimenta para baixo, através da câmara de medição, indo até a base do medidor e daí a conexão da saída do medidor. O medidor de disco nutante foi um desenvolvimento dos medidores volumétricos aplicado mais á medidores de bitolas maiores. Os prós e contras são os mesmos que os medidores de pistão.

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
DISCO NUTANTE O movimento do disco é controlado de tal forma que quando o líquido entra na câmara de medição, impele o pistão de medição o qual efetua um movimento de nutação completa em cada rotação. Estes movimentos são transmitidos por um conjunto de engrenagens ou acoplamento magnético ao indicador. Esses medidores possuem uma câmara com formato de setor esférico, com duas aberturas laterais separadas por uma parede divisória. O seu interior é constituído por um disco que se movimenta com a passagem da água.O registro no medidor é realizado pela transmissão ao mecanismo de transmissão, do movimento circular do pino localizado na parede central do disco

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
DISCO NUTANTE

Indicado para medição de fluidos industriais tais como produtos químicos, óleo diesel, petróleo, querosene, álcool, óleos lubrificante, água industrial, produtos alimentícios em especial no recebimento e entrega de caminhões de Gás (GLP).

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
DISCO NUTANTE

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
DISCO NUTANTE

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
DISCO NUTANTE •Partes do Medidor Tipo Disco Nutante

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
DISCO NUTANTE •Partes do Medidor Tipo Disco Nutante

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
PISTÃO ROTATIVO

No medidor de pistão rotativo, um cilindro gira excentricamente dentro de uma câmara, também cilíndrica, deslocando volumes bem definidos do fluido a cada rotação de um eixo central. São dimensionados e especificados conforme as características dos fluídos a serem medidos e suas aplicações, podendo trabalhar em temperaturas ambiente ou elevadas. O grande diferencial dos medidores volumétricos é que eles efetuam a medição de fluídos muito viscosos com grande precisão, eficiência e baixo custo de manutenção, pois possuem apenas uma peça móvel.

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
PISTÃO ROTATIVO

São medidores compactos, sendo normalmente fabricados em bitolas menores (de 10mm ou 3/8” a 25mm ou 1”), muito embora ainda se encontrem medidores de 50mm (2”) e até 80mm (3”), principalmente nos EUA e Grã Bretanha, onde o uso desse tipo de medidores é generalizado.

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
PISTÃO ROTATIVO Os medidores de vazão tipo Pistão Rotativo são indicados para diversas aplicações, principalmente para medir a vazão de fluídos com alta viscosidade como o óleo de milho, açúcar invertido, gordura animal, óleo BPF, aditivos com alto grau de sedimentação, entre muitos outros. Este equipamento não possui leitura local, somente emissão de sinal. Neste caso a visualização do volume escoado poderá ser feita através do módulo controlador CDM-100, com indicação de volume total escoado, alimentação 220 Vac, ou o sinal poderá ser enviado diretamente a um sistema informatizado (CPL).

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
PISTÃO ROTATIVO A principal característica desse tipo de medidor é seu funcionamento eficiente em vazões muito baixas (medidores volumétricos são normalmente produzidos para classes metrológicas C e D) e a virtual insensibilidade às condições de instalação. Um medidor de ½” de vazão nominal de 1,5 m3/h pode atingir no início de funcionamento a vazão de 1 L/h. Os medidores do tipo volumétrico permitem instalação de dispositivos acessórios (emissores de pulsos, encoders de leitura remota) sem alteração na qualidade de medição do instrumento, sendo por isso mesmo muito utilizados em levantamentos e trabalhos de levantamento de perfil de vazões em consumidores.

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
PISTÃO ROTATIVO A grande desvantagem desses medidores reside no fato de que o pistão rotativo e a câmara trabalham com folgas muito controladas (o pistão é muitas vezes retificado), o que sujeita o medidor a travamentos freqüentes caso o fluido medido possua sólidos em suspensão. Tal problema é particularmente preocupante em sistemas muito grandes ou com recursos limitados de manutenção, pois o travamento do medidor provoca o corte de suprimento do fluido, exigindo uma ação rápida pela área de manutenção. Alguns fabricantes norte-americanos lançaram recentemente modelos mais resistentes a sólidos em suspensão, mas esse problema ainda continua sendo importante.

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
PISTÃO ROTATIVO Outra desvantagem desses medidores é que seu custo, principalmente se for usada carcaça em liga de cobre, é bem mais alto que um medidor de turbina tradicional.

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
PISTÃO ROTATIVO Vantagens • Exatidão de medição e reduzida perda de carga. • Amplo campo de medição para diversas viscosidades. • Carcaças em bronze ou com revestimento de níquel químico. • Alta durabilidade. • Acompanha certificado rastreado pelo IPEM/INMETRO, ideal para empresas certificadas em alguma norma de qualidade, como, por exemplo, a ISO. • Facilmente transformado em medidor com saída de sinal (sensor óptico ou reed) mantendo sua leitura local.

Medidores de Vazão Tipo Deslocamento Positivo

Lóbulos e Diafragma

Medidores Rotativos


Rotores de Lóbulos (Lóbulos)

Este tipo de medidor de vazão aciona propulsores (rotores) internos. Sendo que sua velocidade de rotação será em função da velocidade do fluido através da câmara de medição. Os rotores lobulares são os mais utilizados para edições de vazões de gases. Estes dispositivos possuem dois rotores com perfil em forma de “8” e movimentos opostos com a posição relativamente fixa internamente, a uma estrutura cilíndrica. Basicamente os rotores estão posicionados perpendicularmente ao fluxo.





Funcionamento


ROTORES DE LÓBULOS

O gás que entra no medidor produz uma pressão diferencial dentro da câmara de medição que faz girar os rotores (lóbulos). Engrenagens de sincronização fazem girar rotores para que girem em direções opostas. O volume de gás dentro de cada metade da câmara de medição é deslocado pela rotação de cada rotor. A rotação dos rotores é traduzida em unidades de volume (m3) por meio de um trem de engrenagens de precisão. O volume por sua vez é registrado num contador. Esta ação sucede-se 4 vezes numa movimentação completa com os rotores em deslocamentos opostos e a uma velocidade proporcional ao volume do gás deslocado. O volume que está contido entre os lóbulos e a carcaça recebe o nome de volume elementar. A cada ciclo completo de um medidor são deslocado quatro volumes elementares.





Funcionamento

Rotores de Lóbulos

Ovais

Roots

Diafragma
 Os

medidores tipo diafragma, conhecidos como medidores de fole ou de paredes deformáveis. São constituídos por um conjunto de quatro câmaras de medição de volume variável, ligadas mecanicamente a um conjunto de válvulas de distribuição que controlam a direção do gás de maneira a encher e esvaziar as câmaras de partições flexíveis (diafragmas).

Medidor de Vazão de Deslocamento Positivo Tipo Diafragma

Medidor de Gás Modelo G6

Características e Aplicação
  

Diafragma

Ampla faixa de medição, em torno de 150:1 Perda de carga muito reduzida permitindo seu uso em instalações com P muito baixas; Acurácia (percentual de diferença entre os valores de vazão medidos pelo medidor e os respectivos valores de um medidor padrão, obtido durante uma calibração), destes medidores, variam entre ± 1,5% e ±3,0% podendo atingir valores menores da ordem de ±0,5%. Aplicação: medição de GN no segmento comercial, e largamente, no residencial. De outra forma, devido às características construtivas, não podem ser utilizados para medição de altas vazões e também não podem operar com médias e altas pressões.



Funcionamento com esquema




A Figura 1 ilustra um medidor de quatro estágios e o seu ciclo de operação. O instrumento consiste de uma carcaça contendo quatro câmaras, duas das quais, "B" e "C", são envoltas por foles que se expandem e se contraem na medida em que elas são, respectivamente, carregadas e descarregadas. O escoamento para o interior e para fora das câmaras é controlado por meio de válvulas deslizantes. O volume de gás passante através do medidor é obtido através de um dispositivo de transmissão que conecta os diafragmas a um sistema mecânico de leitura cuja função é totalizar o número de deslocamentos. Desde que o medidor sofra manutenção e calibração regular e cuidadosa, é possível a obtenção de incertezas de medição da ordem de 1% no volume totalizado. Estes medidores permitem medições em vazões

Diafragma (ilustrações)

Figura 1

Figura 2

Vantagens e Desvantagens
Vantagem


Desvantagem


adequado para fluidos viscosos, ao contrário da maioria;


Não apropriado para pequenas vazões

baixo a médio custo de aquisição;  Alta perda de carga devido à transformação do fluxo em movimento. precisão e repetibilidade;


Alta

Custo de manutenção relativamente alto;



Disponível em diversos materiais  Não toleram partículas em como: alumínio, ferro fundido, cobre suspensão (bolhas de gás afetam a e aço inoxidável precisão);


Manutenção simples

Medidor de Vazão Tipo Deslocamento Positivo

Medidor de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
Tabela Comparativo entre Medidores de Vazão

ROOTS
Um medidor de lóbulos rotativos, ou medidor do tipo Roots, consiste de dois rotores em formato de "oito" montados dentro de uma carcaça e que giram em sentidos opostos. Os rotores são impelidos na direção mostrada pelo gás escoando e de tal modo que a cada ciclo de rotação um volume calibrado de gás é deslocado através do medidor. O escoamento é totalizado por meio da soma do número de ciclos do rotor.

ROOTS
Os medidores do tipo Roots podem ser utilizados em pressões de até 80 bar ou mais, e sob temperaturas de operação de até 600C..

ROMET

ROOTS

ROMET

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

ROOTS

SEMI-SUBMERSO
Um medidor de gás do tipo rotor semisubmerso consiste de um tambor disposto horizontalmente e subdividido em compartimentos como mostrado abaixo

SEMI-SUBMERSO
Uma das principais desvantagens deste tipo de medidor é que, mesmo para a medição de vazões moderadas, é necessária a utilização de medidores de dimensões consideráveis. Por exemplo, para a medição de vazões máximas da ordem −3 m 3 / s 9,5 x10 de , deve ser utilizado um medidor de 1,2m de comprimento por 1,05m de altura.

MULTI JATO

O medidor tipo multijato é o medidor mais tradicional no Brasil, onde é fabricado desde a década de 20. Consiste de uma carcaça em liga de cobre que acomoda um conjunto medidor constituído de uma câmara de medição, uma turbina ou rotor, uma placa separadora e uma relojoaria ou totalizador.

MULTI JATO

MULTI JATO

BIBLIOGRAFIA
Livros:  SIGHIERI, Luciano , NISHINARI, Akiyoshi, Controle Automático de Processos Industriais – Instrumentação, Edgar Blücher, 1973 – Reimpressão 1998. Ed. 11. Sites:
1. http://www.yokogawa.com/ 2. http://stores.yahoo.com/cranenuclear/instrumentation-pneumatictransmitters.html 3. http://www.emersonprocess.com/fisher/ 4.http://www.foxboro.com/us/eng/products/instrumentation/level/default.htm

Medidor de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
CONCLUSÃO A vazão é umas das principais variáveis do processo. Em aplicações como transferência de custódia, balanços de massas, controle de combustão, etc...a precisão é fundamental. Devido a variedades de processos e produtos ,haverá sempre um medidor mais indicado para uma determinada aplicação. Para determinar a aplicação correta de um medidor de vazão é necessário conhecer as característica do fluído , instalação e condições de operação. Devido a uma enorme oferta de medidores de vazão com aplicações e tecnologias das mais diversificadas, a escolha do medidor apropriado é relativamente simples nas aplicações clássicas, porém o principal fator que dificulta esse processo é a constante evolução dos medidores, influenciando diretamente na performance e custos do equipamento.

Medidor de Vazão Tipo Deslocamento Positivo
BIBLIOGRAFIA Sites: www.google.com www.altavista.com Assunto Pesquisado: medidores de deslocamento positivo, disco nutante, pistão rotativo, medidores de vazão.

Livro: SIGHIERI, Luciano e NISHINARI, Akiyoshi, Controle Automático de Processos Industriais – INSTRUMENTAÇÃO.EDGARD BLÜCHER – 2 ed., 1998

Comentários