Medição de Vazão

Vazão pode ser definida como sendo a quantidade volumétrica ou mássica de um fluido que passa através de uma seção de uma tubulação ou canal por unidade de tempo.

Medição de Vazão

Vazão Volumétrica

É definida como sendo a quantidade em volume que escoa através de uma certa seção em um intervalo de tempo considerado. É representado pela letra Q e expressa pela seguinte equação:

Q = V/t Onde: V = volume e t = tempo

Unidades de Vazão Volumétricas

As unidades de vazão volumétricas mais utilizadas são: m3/s, m3/h, l/h, l/min GPM, Nm3/h e SCFM.

Na medição de vazão volumétrica é importante referenciar as condições básicas de pressão e temperatura, principalmente para gases e vapor pois o volume de uma substância depende da pressão e temperatura a que está submetido.

Q = Volume / t [m3/s]Q = m. m2 / sQ = Velocidade x Área

Medição de Vazão

Equação de Bernoulli

A energia potencial da água muda enquanto ela se move. Enquanto que a água se move, a mudança na energia potencial é a mesma que aquela de um volume V que se movimentou da posição 1 para a posição 2. A energia potencial da água no resto do tubo é a mesma que a energia potencial da água antes do movimento. Logo, temos que

O trabalho feito pelas forças é

A diminuição da energia potencial é

O aumento na energia cinética é

Juntando tudo, tem-se que

ou

Depois da divisão por Δt, ρ e A1v1 (= vazão = A2v2 já que o fluido é incompressível), encontra-se:

ou (como dito na Introdução).

A divisão adicional por g implica

Uma massa em queda livre de uma altura h (no vácuo), alcançará uma velocidade

Medição de Vazão

Vazão Mássica

É definida como sendo a quantidade em massa de um fluido que atravessa a seção de uma tubulação por unidade de tempo. É representada pela letra Qm e expressa pela seguinte equação:

Qm = m/t

Onde:

m = massa

t = tempo

Unidades de Vazão Mássica

As unidades de vazão mássica mais utilizadas são: kg/s, kg/h, T/h e Lb/h.

Medição de Vazão

Conceitos Básicos

Viscosidade: É definida como sendo a resistência ao escoamento de um fluido em um duto qualquer. Esta resistência provocará uma perda de carga adicional que deverá ser considerada na medição de vazão.

• Viscosidade absoluta ou dinâmica: Define-se como sendo o atrito interno num fluido, que se opõe ao movimento relativo de suas moléculas e ao movimento de corpos sólidos que nele estejam. É representada pela letra grega (mi).

•Viscosidade Cinética: É a relação entre a viscosidade absoluta e a massa específica de um fluido, tomados à mesma temperatura. È representada pela letra (ni)

Medição de Vazão

Tipos de escoamentos:

Regime Laminar: Se caracteriza por um escoamento em camadas planas ou concêntricas, dependendo da forma do duto, sem passagens de partículas do fluido de uma camada para outra e sem variação de velocidade, para determinada vazão.

Regime turbulento: Se caracteriza por uma mistura intensa do líquido e oscilações de velocidade e pressão. O movimento das partículas é desordenado e sem trajetória definida.

Medição de Vazão

Número de Reynolds

Número adimensional utilizado para determinar se o escoamento se processa em regime laminar ou turbulento. Sua determinação é importante com parâmetro modificador dos coeficientes de descarga

Observação:

Na prática, se Re > 2.320, o fluxo é turbulento, caso contrário é sempre laminar.

Nas medições de vazão na industria, o regime de escoamento é na maioria dos casos turbulento com Re > 5.000.

Medição de Vazão

Medição de Vazão por Placa de Orifício

De todos os elementos primários inseridos em uma tubulação para gerar uma pressão diferencial e assim efetuar medição de vazão, a placa de orifício é a mais simples, de menor custo e portanto a mais empregada.

Consiste basicamente de uma chapa metálica, perfurada de forma precisa e calculada, a qual é instalada perpendicularmente ao eixo da tubulação entre flanges. Sua espessura varia em função do diâmetro da tubulação e da pressão da linha.

Medição de Vazão por Placa de Orifício

O diâmetro do orifício é calculado de modo que seja o mais preciso possível, e suas dimensões sejam suficientes para produzir à máxima vazão uma pressão diferencial máxima adequada.

As placas de orifício são costumeiramente fabricadas com aço inoxidável, monel, latão, etc. A escolha depende da natureza do fluido a medir.Vantagens da Placa: Instalação fácil, Econômica , Construção simples e de fácil manutenção.

Desvantagem da Placa: Alta perda de carga

Medidor de Vazão por ultra-som

Vantagens:•Não produz queda de pressão•Ampla rangebilidade ( 50:1)•Fluxo bi-direcional•Sem partes móveis•Baixo custo de manutenção•Insensível à contaminaçãoAplicações•Medição para transferência de custódia (modelo com 3 ou 5 paths)•Controle de compressores de gás•Plantas de processamento de gás •Estações de medição e regulação•Termelétricas a gás

Medidor de Vazão por ultra-som

VazãoCoriolis

A tecnologia Coriolis oferece muitas vantagens sobre as tecnologias tradicionais de medição volumétricas, tanto para líquidos como para gases.

Medição de múltiplas variáveis: •Taxa de vazão mássica•Taxa de vazão volumétrica•Densidade•Temperatura • Alta precisão (+/-0.1%) e repetibilidade que significa melhoria na qualidade dos produtos e redução de desperdícios. Fácil instalação porque não exige montagem especial, nem condicionamento da vazão e nem trechos retos são requisitados.

Baixa manutenção por não ter partes móveis

VazãoCoriolis _ Principio de operação

Geração do Sinal:

O conjunto imã-bobina, chamado de pick-offs, são montados nos tubos.

As bobinas são montadas de um lado do tubo e os imãs são montados no tubo oposto. Cada bobina movimenta-se através do campo magnético uniforme do imã adjacente.

A voltagem gerada em cada bobina (pickoff) produz um sinal senoidal. O sinal senoidal é produzido devido ao movimento relativo de um tubo em relação ao outro.

VazãoCoriolis _ Principio de operação

Sem vazão :

Os tubos oscilam 180 graus de um em relação ao outro, quando um tubo

move-se para baixo o outro move-se para cima e vice-versa.

Ambas as bobinas Pickoffs – uma no lado de entrada e outra no lado de saida do tubo – geram uma onda

senoidal de corrente continuamente quando os tubos estão vibrando. Quando não há vazão, as ondas

senoidais estão em fase.

VazãoMedidor tipo Diafragma (Residencial)

Este medidor do tipo volumétrico por diafragma é apto para a medição de consumo doméstico de gás natural, GLP ou manufaturado. Suas características de fabricação asseguram alta confiabilidade operacional durante longos anos sem manutenção.

Por ser de tamanho compacto, facilita seu manuseio e instalação.

Características Funcionais

O princípio de funcionamento consiste em um sistema de canais

comunicantes entre as quatro câmaras que, enquanto se enchem,

movimentam os diafragmas que coordenam a carga e descarga do sistema, acionando a válvula rotativa que movimenta o sistema de integração.

Medição de Vazão por Tubo PitotÉ um dispositivo para medição de vazão através da velocidade detectada em um ponto da tubulação.O tubo de Pitot é um tubo com uma abertura em sua extremidade, sendo esta colocada na direção da corrente fluida de um duto. A diferença da pressão total e a pressão estática da linha nos dará a pressão dinâmica, a qual é proporcional ao quadrado da velocidade.

Perda de Carga (hf)

• Perda de carga localizada (hfloc)–Método dos comprimentos virtuais“Uma canalização que possui diversas peças

especiais, sob o ponto de vista de perda de energia, equivale a uma outra canalização retilínea, sem peças, e de comprimento maior.”

Método dos comprimentos virtuais

Método dos comprimentos virtuais

Classificação de bombas hidráulicas

• Quanto à trajetória do fluido– Centrífugas ou radiais → ↓Q ↑Hm– Axiais → ↑ Q ↓Hm – Diagonais ou fluxo misto

• Quanto ao posicionamento do eixo– Eixo vertical– Eixo horizontal

Instalação de recalque

típica