anexo para cã¡lculo placa de orifã­cio

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UNED DE CUBATO UTILIZADO NA DISCIPLINA: INSTRUMENTAO DE SISTEMAS CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM AUTOMAO E CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS CONTNUOS 5o MDULO MONTAGEM: PROFESSOR MARCELO S. COELHO Reviso 0.1 ABRIL/2007 INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO) INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO) Prof. Marcelo Saraiva Coelho 1 O dimensionamento consistir no clculo do dimetro do orifcio partir das propriedades do fluido, da vazo de operao, do dimetro interno da tubulao e da escolha do range apropriado. Equao de trabalho para lquidos: Onde: Q(m3/h) = Vazo mxima da escala do receptor CE2 = Coeficiente de Vazo D(mm) = Dimetro interno da tubulao, em funo do dimetro nominal e do Schedule. Fa = Coeficiente de dilatao trmica do elemento primrio, em funo da temperatura de operao e do material. P(mmH2O) = Presso Diferencial produzida pelo elemento primrio p(Kg/m3) = Massa especfica do lquido temperatura de projeto (operao) L(Kg/m3) = Massa especfica do lquido temperatura de leitura (base 15 C) Limitaes para Placas de Orifcio: Tomada D Flange 0,1 < < 0,75 50mm < D < 760 mm Vena Contracta 0,1 < < 0,8 50mm < D < 760 mm Radius 0,15 < < 0,75 50mm < D < 760 mm Pipe 0,2 < < 0,7 50mm < D < 300 mm Lp2 2 . P . D . Fa . CE . 0,012516 Q = INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO) 2 Prof. Marcelo Saraiva Coelho Exemplo de clculo: Em uma indstria, deseja-se medir a vazo de hidrocarboneto lquido em uma linha de 8 sch 40 cuja vazo de operao dever ser de 1180 GPM sob temperatura de 140F e presso de 92 PSIG. Sabe-se que a viscosidade do fluido em questo de 0,45 cp, a densidade na temperatura de escoamento 0,74 e na temperatura base (15 C) 0,759. Determinar o dimetro d da placa de orifcio. Obs.: Ser utilizado tomada de Flange e o material da placa ser Ao Carbono. 1 passo: Obteno dos dados Qu (vazo usual) = 1180 GPM Tp (temperatura de operao) = 140 F p (viscosidade abs. temp. de operao) = 0,45 cp p (densidade relativa temp. de operao) = 0,74 L (densidade relativa temp. de leitura) = 0,759 Pp (presso de operao) = 92 PSIG D (dimetro nominal da tubulao) = 8 sch 40 2 passo: Preparar a equao de trabalho para obter o coeficiente de Vazo: p2max 2P. D . Fa . 0,012516Q CE = ..L INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO) Prof. Marcelo Saraiva Coelho 3 3 passo: Preparar os dados. a) Qmax: A vazo mxima de leitura deve ser escolhida de tal forma que 70% dessa vazo represente 50% da presso diferencial mxima. Qusual = 0,7 . Qmax portanto: GPM 1685,7143 0,7GPM 1180 Qmax = = convertendo GPM para m3/h: 1685,7143 x 0,22712 = 382,85 m3/h arredondando: b) P: A presso diferencial o range do medidor e deve ser escolhido em conjunto com , mas, como ser ainda calculado, o P ser escolhido aleatoriamente no incio tendo como referencia valores entre 100 e 250H2O. adotaremos P = 200H2O, convertendo H2O para mmH2O 200 x 25,4 = 5080 portanto: c) D: O dimetro interno da tubulao encontrado atravs da tabela pag. 10 em funo do schedule. 8 sch40 = 7,981 convertendo em milmetros: 7,981 x 25,4 = 202,7174 mm portanto: Qmax = 380 m3/h P = 5080 mmH2O D = 202,7174 mm INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO) 4 Prof. Marcelo Saraiva Coelho d) Fa: O fator de dilatao do elemento primrio obtido na pag. 10 em funo da temperatura e do material da placa: t = 60 C (140 F) e Material = Ao carbono Portanto: e) p e L: Para obter a massa especfica basta multiplicar a densidade pela massa especfica da gua (1000 Kg/m3). portanto: 4 passo: Calcular o coeficiente de vazo. ( ) 740 . 5080 . 202,7174 . 1,001 . 0,012516759 . 380CE22= 5 passo: Calcular o nmero de Reynolds (obs.: utilizar Qusual e L) Qusual = 1180 GPM = 268 m3/h e L = 759 Kg/m3 6 passo: Encontrar Af em funo de tipo de tomada, D e CE2 Tipo de tomada: Flange Taps D = 7,981 CE2 = 0,288933 portanto na tabela Pag.12: Fa = 1,001 p = 740 Kg/m3 L = 759 Kg/m3 e0,288933 CE2= 788.604 0,45 . 202,7174759 . 268 . 353,66 Rd = = INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO) Prof. Marcelo Saraiva Coelho 5 CE2 Af 0,281298 1405,06 0,288933 ? 0,291862 1496,74 Interpolao para achar Af: ( ) 1405,06 1405,06 - 1496,74 . +((

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\|=281298 , 0 291862 , 0281298 , 0 288933 , 0Af 7 passo: Calcular o coeficiente de vazo corrigido (CE2) Flange Taps Vena Contracta Radius Taps Pipe Taps Coeficiente de Vazo (CE2) RdA 1CE f2+ = 2E ' C Rd1CE 2v2AE ' C+ = RdA 1CE r2+ = 2E ' C RdA 1CE t2+ = 2E ' C 8 passo: Achar (corrigido) pag.12 CE2 0,65 0,281298 ? 0,288395 0,66 0,291862 Af = 1471,32 7886041471,32 10,288933 RdA 1CE 'f22+=+= E C CE2 = 0,288395 INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO) 6 Prof. Marcelo Saraiva Coelho Interpolao para achar : ( ) 0,65 0,65 - 0,66 . +((

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\|= 281298 , 0 291862 , 0281298 , 0 288395 , 0' Obs.: dentro dos limites (pag. 1) 9 passo: achar o dimetro do orifcio (d = D. ) = 0,656718 d = 202,7174 mm . 0,656718 d = 133,128 mm INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO) Prof. Marcelo Saraiva Coelho 7 Software para Clculo de Placa de Orifcio ELEMVAZ a) Selecionar a opo "Clculo" Lista Arquivo Projeto Clculo Fim b) Definir os parmetros para clculo Parmetros para Clculo Fluido: Lquido Sistema: Mtrico Vazo: em Volume Mtodo: Delme Calcular: Dimetro c) Selecionar o material da Placa de Orifcio d) Selecionar o tipo de Tomada de Impulso e) Entrar com os dados para clculo f) Obter o resultado do clculo Escolha do Material Escolha da Tomada de Impulso Entrada de Dados INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO) 8 Prof. Marcelo Saraiva Coelho CALCULAR PLACA DE ORIFCIO USANDO O SOFTWARE ELEMVAZ Clculo: Placa de Orifcio da sada de gua da bomba (FE-10105) Mtodo: ISO; Fluido: GUA; Material da Placa: Inox 316;Tom. de Impulso: D-D/2 (RADIUS) Dados Un.Usuais Qmax 5,40 m3/h Qu 0,7. Qmx d 16,81 mm D 2 sch.40 TL 59 F TP 25 C L 999,08 Kg/m3 P 995,65 Kg/m3 P ou p 0,8 cP Pmontante 3,3 kgf/cm2 A Resultado: P = ....mmH2O = ...........H2O Grandeza Unidade Descrio Qmax m3/h Vazo mxima ( temperatura de leitura) QU m3/h Vazo Usual P mmH2O Presso Diferencial D mm Dimetro Interno da Linha TL C Temperatura de Leitura TP C Temperatura de Projeto (operao) L Kg/m3 Massa Especfica TL P Kg/m3 Massa Especfica TP P centipoise Viscosidade Absoluta TP P Kgf/cm2 Presso Montante d mm Dimetro do Orifcio da Placa INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO) Prof. Marcelo Saraiva Coelho 9 Clculo: Placa de Orifcio da linha de gua fria (FE-10300) Mtodo: ISO; Fluido: GUA; Material da Placa: Inox 316;Tom. de Impulso: FLANGE TAPS Dados Un.Usuais Qmax 1,3 m3/h Qu 0,7. Qmx P 1000 mmH2O D 1 sch.40 26,64 mm TL 15 C TP 25 C L 999,2 Kg/m3 P 997,3 Kg/m3 P ou p 0,8971 cP Pmontante 3,3 kgf/cm2 A Resultado: d = ...............mm Grandeza Unidade Descrio Qmax m3/h Vazo mxima ( temperatura de leitura) QU m3/h Vazo Usual P mmH2O Presso Diferencial D mm Dimetro Interno da Linha TL C Temperatura de Leitura TP C Temperatura de Projeto (operao) L Kg/m3 Massa Especfica TL P Kg/m3 Massa Especfica TP P centipoise Viscosidade Absoluta TP P Kgf/cm2 Presso Montante d mm Dimetro do Orifcio da Placa INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO) 10 Prof. Marcelo Saraiva Coelho DIMETRO INTERNO DA TUBULAO FATOR DE DILATAO DO ELEMENTO PRIMRIO INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO) Prof. Marcelo Saraiva Coelho 11 COEFICIENTE DE VAZO PARA TOMADA DE FLANGE INSTRUMENTAO DE SISTEMAS (ANEXO PLACA DE ORIFCIO) 12 Prof. Marcelo Saraiva Coelho COEFICIENTE DE VAZO