Vazão ou fluxo: quantidade de fluido (liquido, gás ou vapor) que passa pela secao reta de um duto por unidade de tempo.

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1 Medição de Vazão 1

2 Introdução Vazão ou fluxo: quantidade de fluido (liquido, gás ou vapor) que passa pela secao reta de um duto por unidade de tempo. Transporte de fluidos: gasodutos e oleodutos. Serviços públicos: abastecimento, saneamento. Indústria em geral: controle de relação, batelada, balanços de massas, contribuindo para a qualidade e a otimização de controle de processos. No nosso dia-a-dia: hidrômetro, bomba de gasolina, etc. 2

3 Introdução Vazão volumétrica: é a taxa de transferência de um fluido, tomada em unidades de volume no tempo. E a velocidade com que se transporta um volume. A vazão que flui por um duto de área de seção transversal A faz com que uma partícula do fluido percorra uma distancia h entre os pontos a e b deste duto num dado instante de tempo t. 3

4 Introdução A velocidade v do escoamento é dada por: 4

5 Introdução O volume V entre a e b com o duto totalmente preenchido é dado por: 5

6 Introdução Substituindo t e V de (2) e (3) em (1), obtém-se a relação entre vazão volumétrica e velocidade de escoamento para dutos totalmente preenchidos como: A vazão volumétrica, principalmente de fluidos compressíveis, exige a especificação se o volume é referido as condições de temperatura e pressão de operação ou se e convertido a condições de referência. 6

7 Introdução K k k 7

8 Introdução 8

9 Introdução Condutividade: facilidade de condução de corrente elétrica. No caso dos fluidos, a corrente será conduzida pelos íons dos quais são constituídos. Compressibilidade: variação da massa especifica do material em função da pressão. Os líquido normalmente são tratados como incompressíveis (a massa especifica não varia com a pressão). Os gases e vapores como compressíveis (a massa especifica pode variar significativamente com a pressão). 9

10 Regimes de escoamento em uma tubulação O escoamento de um fluido numa tubulação pode ser laminar ou turbulento. O escoamento laminar se caracteriza por um escoamento em camadas planas ou concêntricas, dependendo da forma do canal ou do tubo, sem passagem das partículas do fluido de uma camada para outra e sem variação de velocidade, para determinada vazão. O escoamento turbulento se caracteriza por uma mistura intensa do liquido e oscilações de velocidades e pressões. O movimento das partículas e desordenado e suas trajetórias tem geralmente formas complicadas. A turbulência ocorre, via de regra, para velocidades mais altas de escoamento. 10

11 Regimes de escoamento em uma tubulação 11

12 Regimes de escoamento em uma tubulação Número de Reynolds: parâmetro adimensional que caracteriza o tipo de escoamento de fluidos em uma tubulação. Tem-se um escoamento laminar quando Re 2000 e turbulento quando Re

13 Equação da continuidade Para líquido incompressíveis que fluem em tubulação completamente preenchida, cuja seção varia de A1 para A2. Observando um determinado instante ao longo de uma tubulação, a vazão volumétrica Q v e dada por: 13

14 Equação da Bernoulli Bernoulli desenvolveu uma equação que relaciona as velocidades e pressões de escoamento de um fluido liquido em uma tubulação. 14

15 Equação da Bernoulli 15

16 Principais métodos utilizados em medidores de vazão 16

17 Características básicas para seleção dos principais medidores de fluxo encontrados no mercado 17

18 Medidores de Vazão por Pressão Diferencial A medição de vazão se da por meio de uma obstrução a passagem do fluido. Logo, a obstrução e responsável por gerar uma queda de pressão na tubulação e com isso haverá o surgimento de uma pressão antes e outra depois da obstrução. Conforme mostrado em (12) a vazão volumétrica pode ser obtida por meio da medição da pressão diferencial (P1 - P2), i.e., a diferença entre as pressões antes e depois da obstrução. 18

19 Medidores de Vazão por Pressão Diferencial Placa de Orifício: é o mais simples e flexível dos elementos primários de vazão. Consiste de um disco chato, de pouca espessura, com um orifício para passagem do fluido, que é colocado por meio de flanges na tubulação. 19

20 Medidores de Vazão por Pressão Diferencial 20

21 Medidores de Vazão por Pressão Diferencial 21

22 Medidores de Vazão por Pressão Diferencial Tubo de Venturi: Lei de Venturi: Os fluidos sob pressão, na passagem através de tubos convergentes; ganham velocidade e perdem pressão, ocorrendo o oposto em tubos divergentes 22

23 Medidores de Vazão por Pressão Diferencial O tubo de Venturi combina dentro de uma unidade simples uma curta garganta estreitada entre duas seções cônicas e está usualmente instalada entre duas flanges, numa tubulação e o propósito e acelerar o fluido e temporariamente baixar sua pressão estática. 23

24 Medidores de Vazão por Pressão Diferencial 24

25 Medidores de Vazão por Pressão Diferencial 25

26 Medidores de Vazão por Pressão Diferencial k 26

27 Medidores de Vazão por Pressão Diferencial 27

28 Medidores de Vazão por Pressão Diferencial 28

29 Medidores de Vazão por Pressão Diferencial 29

30 Medidores de Vazão por Pressão Diferencial 30

31 Medidores de Vazão por Área Variável Devido a sua simplicidade e versatilidade, o medidor de vazão por área variável amplamente utilizado e o Rotâmetro, que opera em quedas de pressão relativamente constantes e mede fluxos de líquidos, gases e vapores. Basicamente, um rotâmetro consiste de duas partes: Um tubo de vidro de formato cônico, colocado verticalmente na tubulação em que passará o fluido que se quer medir. A extremidade maior do tubo cônico ficará voltada para cima. O tubo pode ser calibrado e graduado de forma apropriada. No interior do tubo cônico tem-se um flutuador que se moverá verticalmente em função da vazão medida. 31

32 Medidores de Vazão por Área Variável Rotâmetros: Construção simples. Alta confiabilidade. Aplica-se a gases, líquidos e vapores. Incertezas da ordem de 0,4% a 4% do fluxo Maximo. Atraente relação custobenefício (investimento e instalação baixos). 32

33 Medidores de Vazão Eletromagnéticos Princípio de funcionamento: baseia-se na lei de Faraday, que diz que a força eletromotriz induzida no condutor móvel ao longo do campo magnético e proporcional a velocidade do condutor. Como a velocidade do fluido e diretamente proporcional a sua vazão, pode-se medir a vazão através da medição da velocidade. A condição necessária para a aplicação do medidor magnético e que o fluido seja condutor elétrico. 33

34 Medidores de Vazão Eletromagnéticos 34

35 Medidores de Vazão Eletromagnéticos 35

36 Medidores de Vazão Ultrassônicos 36

37 Medidores de Vazão Ultrassônicos 37

38 Medidores de Vazão Ultrassônicos 38

39 Medidores de Vazão Mecânicos 39

40 Medidores de Vazão Mecânicos 40

41 Medidores de Vazão Mecânicos Deslocamento positivo: são medidores que possuem uma relação bem definida entre o volume do fluido que passa pelo medidor e o acionamento de um dispositivo de medição. Para cada unidade de volume que atravessa o medidor, o dispositivo de medição e acionado um certo numero de vezes. Esse tipo de medidor apresenta um fator que permite determinar a vazão em volume. Por exemplo, um medidor de engrenagens tem um fator de 20 cm3 para cada volta completa que um conjunto de engrenagens da quando essa engrenagens são movidas pelo fluido que atravessa o medidor. Se o medidor contabilizar 10 voltas em 1 minuto, a vazão do fluido será de 200 cm3/min. 41

42 Medidores de Vazão Mecânicos Exemplo: Engrenagens Ovais 42

43 Medidores de Vazão Mecânicos Exemplo: 43

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