Cap. 7 – Medição de Vazão

Existem diversos tipos de medidores de vazão de escoamento, sendo que a escolha de um tipo dependerá das condições necessárias ao sistema, como por exemplo, a faixa de medição, o tipo de fluido, precisão e outros.

Os principais tipos de medidores de vazão:1- Deslocamento positivo2- Pressão diferencial3- Turbina4- Eletromagnético5- Roda d’água6- Ultra-sônico7- Térmicos8- Canais

7.1 – Introdução

7.2 – Medidores de deslocamento positivo

Em geral, não se destinam a medir a vazão instantânea, mas sim o volume acumulado durante um determinado período.

São mais adequados para fluidos viscosos como óleos (exemplo: na alimentação de caldeiras para controlar o consumo de óleo combustível).

O movimento rotativo pode acionar um mecanismo simples de engrenagens e ponteiros ou dispositivos eletrônicos nos instrumentos mais sofisticados.

Algumas vantagens:- 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.

7.2.1 – Medidores de engrenagens

7.2.2 – Êmbolo rotativo

7.2.3 – Medidor de palhetas

7.2.4 – Lóbulos rotativos

Linearidade ± 0,5 %

Repetibilidade ± 0,1 %

Pressão máxima de operação

40 kg/cm²

Viscosidade Mínima: 0,3 cPMáxima: 3.000 cP

Temperatura máxima de operação

180 °C

Conexão Flange (padrão ANSI B 16,5)Rosca (NPT/BSP)

Mancais Rolamentos, buchas de carbeto de tungstênio ou grafite

Sinais de saída Pulsos: Transistor com coletor abertoCorrente: 4 - 20 mA / Impedância máx. 1 K OhmsTensão: 1 - 5 Vdc / Impedância mín. 10 K Ohms

Curvas de perda de carga

Pressão diferencial

7.3 – Medidores de pressão diferencial

Neste tipo de medidor o fluxo de fluido ao passar pelo elemento primário sofre uma restrição que lhe obriga a mudar de velocidade provocando um diferencial de pressão.

Este diferencial de pressão, que é medido por um elemento secundário, é relacionado com a vazão do fluido.

7.3.1 – Placa de orifícioÉ um dos meios mais usados para medição de fluxos.

Cerca de 50% dos medidores de vazão usados pelas indústrias são deste tipo.

Certamente as razões para tal participação devem ser as vantagens que apresenta: simplicidade, custo relativamente baixo, ausência de partes móveis, pouca manutenção, aplicação para muitos tipos de fluido, instrumentação externa, etc.

Desvantagens também existem: provoca considerável perda de carga no fluxo, a faixa de medição é restrita, desgaste da placa, etc.

Um arranjo comum é dado na figura. A placa (indicada em vermelho) provoca uma redução da seção do fluxo e é montada entre dois anéis que contêm furos para tomada de pressão em cada lado. O conjunto é fixado entre flanges, o que torna fácil sua instalação e manutenção.

A medição da diferença de pressão p1-p2 pode ser feita por algo simples como um manômetro de líquido e uma tabela ou uma fórmula pode ser usada para calcular a vazão.

Ou pode ser coisa mais sofisticada como transdutores e o sinal processado por circuitos analógicos ou digitais para indicação dos valores de vazão.

Considerando o escoamento horizontal, as parcelas de energia potencial na equação de Bernoulli se anulam então:

2

Vp

2

Vp

22

2

21

1

)( 212

122

pp2VV

Para escoamento incompressível, as vazões em volume são as mesmas em qualquer seção. Assim, Q = V1 A1 = V2 A2.

Logo: V1 = V2 (A2/A1). Substituindo na relação anterior:

)( 21

2

1

222

22

pp2

A

AVV

4

1

2

212

DD1

pp2V

)(

esta equação somente é válida para fluidos ideais e escoamento laminar

4

1

2

212

DD1

pp2AQ

)(

7.4 – Medidor tipo turbina

O medidor de vazão tipo turbina, consiste de um corpo e um rotor, montado em seu interior, cuja velocidade angular é diretamente proporcional á velocidade do fluído em que se está executando a medição.

Um sensor indutivo é montado no corpo do medidor de maneira a captar a passagem das aletas do rotor, gerando um trem de pulsos de característica senoidal, ou seja, um sinal em freqüência.

TIPO ROSCADO

MODELODIÂMETRONOMINAL

ROSCACOMPRIMENTO

(mm) PRESSÃO MÁXIMA

DE OPERAÇÃO

MTL 012 R

1/2" 1/2" 62,2 300

MTL 015 R

5/8" 5/8" 69,9 300

MTL 019 R

3/4" 3/4" 82,6 240

MTL 025 R

1" 1" 88,9 240

MTL 031 R

1 1/4" 1 1/4" 98,6 240

MTL 038 R

1 1/2" 1 1/2" 111,3 210

MTL 050 R

2" 2" 120,7 170

TIPO FLANGEADO

MODELOBÁSICO

DIÂMETRONOMINAL

(pol)

FLANGE (ANSI)(pol)

COMPRIMENTO (mm) FLANGE 150

lbs/300 lbs 400 lbs/600 lbs

FLANGE 900 lbs

MTL 012 1/2" 1/2" 127,0 177,8

MTL 015 5/8" 5/8" 139,7 177,8

MTL 019 3/4" 3/4" 139,7 177,8

MTL 025 1" 1" 139,7 203,2

MTL 031 1 1/4" 1 1/4" 152,4 203,2

MTL 038 1 1/2" 1 1/2" 152,4 228,6

MTL 050 2" 2" 165,1 228,6

MTL 063 2 1/2" 2 1/2" 177,8 254,0

MTL 075 3" 3" 254,0 254,0

MTL 100 4" 4" 304,8 304,8

MTL 150 6" 6" 355,6 355,6

Faixa de vazão para gases

MODELOBÁSICO

DIÂMETRO NOMINAL FAIXA DE OPERAÇÃOpol m/m

MTL 012 1/2" 12 0,4 - 4,0

MTL 015 5/8" 15 0,6 - 6,0

MTL 019 3/4" 19 1,1 - 11,0

MTL 025 1" 25 2,8 - 28,0

MTL 031 1 1/4" 31 5,2 - 52,0

MTL 038 1 1/2" 38 8,8 - 88,0

MTL 050 2“ 50 13,2 - 132,0

MTL 063 2 1/2" 63 23,5 - 235,0

MTL 075 3" 75 38,2 - 382,0

MTL 100 4" 100 73,5 - 735,0

MTL 150 6" 150 176,5 - 1765,0

GASES - MODELO Diâmetro nominal (pol.) Faixa de medição (m3/h)

VTG006 1/4" 0,51 a 5,94

VTG009 3/8" 1,02 a 8,49

VTG012 1/2" 1,70 a 17,00

VTG015 5/8" 2,50 a 25,00

VTG019 3/4" 3,4 a 34,00

VTG025 1" 4,2 a 81,5

VTG038 1 1/2" 8,5 a 203,9

VTG050 2" 17,0 a 339,8

VTG063 2 1/2" 25,5 a 849,6

VTG075 3" 34,0 a 1019

VTG100 4" 51,0 a 1869

VTG150 6" 85,0 a 5097

VTG200 8" 170,0 a 8156

VTG250 10" 254,9 a 12744

VTG300 12" 340,0 a 20390

7.5 - Eletromagnético

Uma característica positiva deste tipo de medidor é que este é praticamente inerte a densidade e a viscosidade do fluído estudado. Este sistema é muito recomendado para medição de produtos químicos altamente corrosivos, fluídos com sólidos em suspensão, lama, água polpa de papel. É amplamente usado desde saneamento até industrias químicas, papel, celulose, mineração e industrias alimentícias.

A perda de carga no medidor é equivalente um trecho reto, já que não possui partes móveis em contato direto com o fluido a ser medido, mas só podem ser usados com líquidos condutores de eletricidade, ou seja, sua aplicação em gases é restrita, e não pode ser utilizado em fluidos que não tenham condutividade elétrica dentro dos parâmetros mínimos para que se possa fazer uso deste aparelho.

7.6 - Roda d’água

Os medidores de vazão tipo roda d'água operam baseados em um principio de funcionamento eletromecânico, simples mas preciso, quatro magnetos permanentes, inseridos nas pás do rotor, giram por uma no campo do sensor. Na medida que o produto flui, o rotor gira uma numa velocidade proporcional á vazão e produz um sinal de pulsos senoidal, o qual permite seu interfaceamento com diferentes instrumentos de leitura e controle: indicadores, totalizadores, pré-determinadores, conversores, etc.

7.7 - Mássico

Especificações técnicasModelo tradicional em curvaDiâmetros 1/4" a 4"Pressão máxima: 63 bar Temperatura até 200ºC Tubos em inox 316, hastelloy Medição de gases e líquidos

Especificações técnicasDiâmetros: DN 15 / 1/2“ - 100 / 4”Temperatura: 130°C (opcional 150°C - ver catálogo)Pressão máxima: 64 barExclusivo sistema de tubo reto.Baixa perda de carga.Sem fadiga no tubo.Sem divisores de fluxo.Medição de líquidos.