Instrumentos de Vazão. Adrielle C. Santana

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1 Instrumentos de Vazão Adrielle C. Santana

2 Instrumentação

3 Instrumentação

4 Instrumentação

5 Introdução Vazão é a quantidade volumétrica ou gravimétrica de determinado fluido que passa por uma determinada seção de um conduto que pode ser livre ou forçado por uma unidade de tempo. Ou seja, vazão é a velocidade com a qual um fluido escoa.

6 Introdução

7 Introdução

8 Introdução

9 Aplicação Para garantir que determinados ingredientes são fornecidos a uma taxa adequada durante o processo de mistura. Para evitar que a certa vazão (elevada), ocorra: Aumento da Pressão a nível perigoso Temperatura excessiva Vazamentos de fluidos

10 Critérios para a escolha do medidor

11 Métodos de medição de vazão

12 Deprimogênios Se denomina assim ao elemento primário cuja instalação produz diferença de pressões (perda de carga), que se vincula com a vazão do fluido que circula, em uma relação determinada. A sua função é aumentar a velocidade do fluido, diminuindo a área da seção em um pequeno comprimento para haver uma queda de pressão. A vazão pode então ser medida a partir desta queda. =

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16 A relação entre a taxa de fluxo e diferença de pressão é determinada pela equação de Bernoulli. Em que é a densidade do fluido e f representa as perdas totais (atrito, turbulência, etc). Que pode ser trabalhada e escrita como (Foust et al, 1981; Janna, 1993):

17 A constante C 0 depende do fator de compressibilidade do fluido, do tipo de medidor e da razão de áreas das secções transversais (medidor e tubulação), perdas por atrito e características de viscosidade do fluido, densidade do fluido e se os parâmetros do medidor e do fluido são fixos. Ver Foust et al, 1981; Janna, 1993 e Mecatrônica, 2006 para mais detalhes.

18 Vantagens Tais medidores são aplicados a uma grande variedade de medições, envolvendo a maioria dos gases e líquidos, inclusive fluidos com sólidos em suspensão, bem como fluidos viscosos, em uma faixa de temperatura e pressão bastante ampla. Desvantagem Perda de carga que o medidor causa ao processo, sendo a placa de orifício o dispositivo que provoca a maior perda de carga.

19 Placa de Orifício

20 Consiste em uma placa precisamente perfurada, a qual é instalada perpendicularmente ao eixo da tubulação. É essencial que as bordas do orifício estejam sempre perfeitas, porque se ficarem imprecisas ou corroídas pelo fluido, a precisão da medição será comprometida. Costumeiramente, essas bordas são fabricadas com aço inox, monel, latão etc., dependendo do fluido. Monel: ligas de 65-70%Ni (níquel) e 20-30%Cu (cobre), com adição de diversos outros elementos, como ferro, manganês, silício, enxofre, titânio e alumínio, dependendo das propriedades necessárias.

21 O correto dimensionamento e instalação de placas de orifício é absolutamente essencial, e está bem documentado na Norma Internacional ISO 5167.

22 ISO 5167 Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full. Medição de vazão de fluídos por dispositivos de pressão diferencial, inserido em condutos de seção transversal circular. ISO: International Organization for Standardization

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25 Tipos de Orifício

26 Um fluxo laminar é definido como um fluxo em que o vetor velocidade é aproximadamente constante em cada ponto do fluido. Num fluxo laminar as linhas de corrente não se cruzam, tal como descrito pela figura.

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28 Tubo Venturi Tubo Piezométrico = Manômetro

29 Trata-se de uma única unidade simples que possui uma curta garganta estreitada entre duas seções cônicas. É usualmente instalado entre dois flanges, numa tubulação, sendo seu propósito acelerar o fluido e temporariamente baixar sua pressão estática. A recuperação de pressão em um tubo Venturi é bastante eficiente. Seu uso é recomendado quando se deseja um maior restabelecimento de pressão e quando o fluido medido carrega sólidos em suspensão. O Venturi produz um diferencial menor que uma placa de orifício para uma mesma vazão e diâmetro igual à sua garganta.

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31 Tubo Pitot

32 Consta de dois tubos justapostos sendo que um é colocado de modo a medir a pressão estática existente e mais a pressão dinâmica devido à velocidade do fluido. O outro tubo mede somente a pressão estática. A diferença entre as duas tomadas de pressão fornecem junto a equação de Bernoulli a velocidade do fluido. Conhecendo a área da secção do tubo calcula-se a vazão.

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34 Evita congelamento de água no tubo da umidade que entra nos voos.

35 Medidor Tipo Annubar O Annubar é um dispositivo de produção de pressão diferencial que ocupa todo o diâmetro do tubo. Um Annubar consiste em vários tubos pitot colocados ao longo de um tubo para fornecer uma aproximação do perfil de velocidade, e o fluxo total pode ser determinado com base nas múltiplas medições.

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38 Rotâmetro

39 Rotâmetro Sem vazão: flutuador na base do tubo. Flutuador bloqueia base do tubo. Com vazão: a pressão diferencial, somada ao efeito de empuxo do líquido, excede a pressão igual ao peso do flutuador, então ele sobe e flutua na corrente. Flutuador ascende: a área anular entre a parede do tubo de vidro e a periferia do flutuador aumenta.

40 Rotâmetro P Quanto maior a área anular menor é o diferencial de pressão devido ao flutuador. O flutuador ficará em equilíbrio dinâmico quando a pressão diferencial através do flutuador, somada ao efeito do empuxo, contrabalançar o seu peso. Cada posição do flutuador corresponde a um valor determinado de vazão, e somente um. v

41 Rotâmetro

42 Bibliografia - Sistemas de Medição de Vazão Professora Ninoska Bojorge Departamento de Engenharia Química e de Petróleo UFF - Janna, W.S Introduction to Fluid Mechanics. PWS Publishing Co., Boston. - Mecatrônica Atual, Medição de vazão com placa de orifício. Disponível em: ao/1379-medio-de-vazo-com-placa-de-orifcio.

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