Tecnologia e Soluções Confiáveis nas Medições de Vazão

Transcrição

1 7 Encontro de Inovação da CESAN Tecnologia e Soluções Confiáveis nas Medições de Vazão Eng. Gustavo Lamon

2 PARTE 1 INSTRUMENTAÇÃO CONCEITUAÇÃO Ciência que aplica e desenvolve técnicas para adequação de instrumentos de medição, transmissão, indicação, registro e controle de variáveis físicas em equipamentos nos processos industriais.

3 VAZÃO PRESSÃO VÁLVULA DE CONTROLE NÍVEL 3

4 PARTE 2 VAZÃO CONCEITUAÇÃO Vazão pode ser definida como sendo a quantidade volumétrica, mássica ou gravitacional de um fluido que passa através de uma seção de uma tubulação ou canal por unidade de tempo.

5 MEDIÇÃO DE VAZÃO Q = A. Vm Q = Vazão A = Área Vm = Velocidade Média 5

6 PARTE 3 PRINCIPAIS TECNOLOGIAS ADOTADAS PARA MEDIÇÃO DE VAZÃO

7 MEDIÇÃO DE VAZÃO 7

8 MEDIÇÃO DE VAZÃO 8

9 PSI MEDIÇÃO DE VAZÃO VAZÃO Placa de Orifício MERCÚRIO Relação entre velocidade e diferença de pressão 9 DIFERENCIAL DE PRESSÃO

10 MEDIÇÃO DE VAZÃO Tubo Venturi GRADIENTE HIDRÁULICO SEÇÃO PRINCIPAL H1 TUBOS PIEZOMÉTRICOS GRADIENTE HIDRÁULICO TUBO PIEZOMÉTRICOS H3 H2 GARGANTA DIREÇÃO DA VAZÃO TUBO VENTURI CONEXÃO NA GARGANTA 10

11 Tubo Venturi e Placa de Orifício MEDIÇÃO DE VAZÃO VANTAGENS DESVANTAGENS Relativamente Baratos Exatidão Ruim (>= 2%) Conhecidos a mais de Século Resistentes (não possuem partes móveis) Não requerem calibrações frequentes Respostas Rápidas em sistemas intermitentes ou pulsantes Indicação direta da vazão Geram Perda de Carga Sensíveis ao perfil de escoamento Baixa Rangeabilidade Depende da qualidade do medidor de pressão diferencial Manutenção Preventiva Constante (desentupimento dos orifícios de pressão) 11

12 Medidor Eletromagnético de Vazão Carretel MEDIÇÃO DE VAZÃO Esta é a equação de um Medidor Eletromagnético Q = A e Ka Onde: Q = Vazão e = Força Eletromotriz Induzida A = Área Ka = Fator determinado em laboratório E N D O 12

13 Medidor Eletromagnético de Vazão Carretel MEDIÇÃO DE VAZÃO VANTAGENS DESVANTAGENS Tecnologia Desenvolvida e Confiável Longa Periodicidade de Calibração Sem Partes Móveis Excelente Rangeabilidade (100:1) Grande Range de Diâmetros (DN3 à DN2.500) Requer aterramento Requer condutividade mínima de 20uS/cm Aumento exponencial do custo com o DN Alto custo de instalação em grandes DN Exatidão: 0,2% à 1% da Leitura (depende fab.) Excelente Tempo de resposta - <0,1s Bidirecional Pequeno trecho reto necessário (5DN) 13

14 Medidor Eletromagnético de Vazão tipo Inserção MEDIÇÃO DE VAZÃO Esta é a equação de um Medidor Magnético de Inserção Q = A Ki Kp e Ka Onde: Q = Vazão Ki = Fator de Inserção Kp = Fator do Perfil e = Força Eletromotriz Induzida A = Área Ka = Fator determinado em laboratório 14

15 MEDIÇÃO DE VAZÃO Medidor Eletromagnético de Vazão tipo Inserção VANTAGENS DESVANTAGENS Baixo Custo em grandes diâmetros Sem Partes Móveis Excelente Rangeabilidade (100:1) Grande Range de Diâmetros (DN200 à DN8000) Exatidão: 2% da leitura Típico Excelente Tempo de resposta - <0,1s Requer aterramento Requer condutividade mínima de 20uS/cm Alto custo para instalações em pequenos diâmetros Medidor altamente suscetível ao perfil de velocidade Problemas com eletrodos (limpeza periódica) Requer trecho reto (mínimo 15DN) Bidirecional Não necessita parar o fluxo na montagem 15

16 Eletrônica MEDIÇÃO DE VAZÃO Medidor Ultrassônico de Vazão tipo Tempo de Trânsito Clamp On Cabo Gel Suport e Transdutor 16

17 MEDIÇÃO DE VAZÃO Medidor Ultrassônico de Vazão Tempo de Trânsito VANTAGENS DESVANTAGENS Custo independente do diâmetro Sem Partes Móveis Excelente Rangeabilidade (100:1) Alto custo para aquisição para aplicações em pequenos diâmetros Medidor altamente suscetível ao perfil de velocidade Requer trecho reto (mínimo 15DN) Grande Range de Diâmetros (DN10 à DN7200) Exatidão: 2% a 5% da leitura Típico Bidirecional Fácil Montagem não necessita parar escoamento na montagem 17

18 PARTE 4 DIMENSIONAMENTO DE MEDIDORES DE VAZÃO

19 Como especificar um instrumento? Façamos duas perguntas: Qual o erro permitido no meu processo? Qual o investimento disponível para aplicação deste instrumento?

20 Aplicação: Medição de Vazão em um tubo de 1.000mm Medidor Eletromagnético Carretel Medidor Ultrassônico Clamp-on Medidor Eletromagnético de Inserção Vantagem Desvantagem Vantagem Desvantagem Vantagem Desvantagem Exatidão <=0,5% Baixíssima manutenção Alto Custo Manutenção Quase impossível Fácil Instalação Baixíssimo Custo Exatidão de 2% a 5% Requer Manutenção Periódica Fácil Instalação Baixíssimo custo Exatidão 2% Requer Manutenção Periódica

21 PARTE 5 OPERAÇÃO ADEQUADA DOS EQUIPAMENTOS DE VAZÃO

22 Particularidades: Operação dos Medidores Medidor Magnético Carretel: Verificação Periódica do isolamento das bobinas, impedância das bobinas, limpeza do tubo de medição (interna e externa); Medidor Magnético de Inserção: Verificação Periódica do isolamento das bobinas, impedância das bobinas, limpeza do sensor; Medidor Ultrassônico Clamp-on: Verificação do Status do gel acoplante, integridade dos cabos; Tubo Venturi: Verificação periódica do transmissor de pressão diferencial, dos tubos de conexão (tubo ao transmissor) contra entupimento e ar;

23 Operação dos Medidores Placa de Orifício: Verificação periódica do transmissor de pressão diferencial, dos tubos de conexão (tubo ao transmissor) contra entupimento e ar; Tubo Pitot: Verificação periódica do transmissor de pressão diferencial, dos tubos de conexão (tubo ao transmissor) contra entupimento e ar;(*) (*) Apesar de não recomendado, muitas companhias utilizam o Pitot como dispositivo de macromedição.

24 PARTE 6 TELEMETRIA CONFIÁVEL Telemetria é uma tecnologia que permite a medição e comunicação de informações de interesse do operador ou desenvolvedor de sistemas.

25 Telemetria Topologia Típica de um sistema de Telemetria a Rádio:

26 Topologia de um Sistema de Telemetria via GPRS - Concentrador: Telemetria

27 Topologia de um Sistema de Telemetria via GPRS - individual: Telemetria

28 Diferencial de um Sistema Integrado e um Sistema Separado Telemetria

29 PARTE 7 METROLOGIA CALIBRAÇÃO X VERIFICAÇÃO QUAL A DIFERENÇA? A Metrologia é a ciência que abrange todos os aspectos teóricos e práticos relativos às medições, qualquer que seja a incerteza em qualquer campo da ciência ou tecnologia

30 METROLOGIA RASTREABILIDADE Propriedade do resultado de uma medida, ou do valor de um padrão, estar relacionado a referências estabelecidas através de uma cadeia contínua de comparações, todas com incertezas estabelecidas. INTERCOMPARAÇÃO CALIBRAÇÃO Padrão Internaciona l Padrão Nacional Padrão Referência (RBC) Padrão Referência (Usuários) Padrão Trabalho Medições 30

31 INMETRO Reconhecimento Internacional METROLOGIA INMETRO IAF ILAC OIML BIPM IATCA Organismos de Certificação de Sistemas Laboratórios e Organismos de Inspeção Metrologia Legal Metrologia Científica e Industrial Organismos de Treinamento e Certificação de Pessoal O reconhecimento internacional facilita as trocas comerciais das empresas brasileiras 31

32 METROLOGIA Reconhecimento Mútuo Barreiras Técnicas Com a globalização dos mercados, torna-se imprescindível que a estrutura de avaliação da conformidade de cada país alcance reconhecimento junto aos fóruns internacionais competentes. Sem a "ferramenta" em questão, as empresas que desejam se voltar para o mercado externo vão encontrar dificuldades, pois se defrontarão com diferentes exigências em diferentes mercados. Os Acordos de Reconhecimento Mútuos (Mutual Recognition Agreement - MRA) dos procedimentos de avaliação da conformidade, existem com o objetivo de evitar estes custos adicionais, fazendo-se valer a máxima há muito almejada: "testado uma vez, aceito em qualquer lugar".

33 Verificação: Comprovação, através de fornecimento de evidência objetiva, de requisitos especificados foram atendidos. que a) Quando o termo verificação está associado ao gerenciamento de equipamento de medição, esta oferece um meio de se certificar que os desvios entre os valores indicados por um instrumento de medição e valores conhecidos correspondentes são consistentemente menores que os limites de erro permissível, definido em uma norma, regulamento ou especificação pertinente ao gerenciamento do equipamento de medição. b) Quando associado à rastreabilidade de medição, o significado dos termos verificação e verificado é o de uma calibração simplificada que forneça evidencia de que requisitos metrológicos especificados, incluindo a conformidade com determinados limites de erro, foram atendido. 33

34 METROLOGIA Calibração: É um conjunto de operações que estabelece, sob condições específicas, a relação entre os valores indicados por um instrumentos de medição ou sistema de medição ou valores representados por uma medida materializada ou um material de referencia, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões. Então concluímos que se fizermos uma verificação estaremos fazendo uma calibração simplificada, onde emitiremos o erro do equipamento, nos restringindo somente a não emitir o resultado da Incerteza de Medição e de termos vários ciclos de medição.

35 PARTE 8 CERTIFICAÇÃO DE PRODUTO

36 CERTIFICAÇÃO DE PRODUTO PROCESS CONTROLL AND QUALITY ASSURANCE OF FINAL PRODUCTS PROCESS CONTROLL AND QUALITY ASSURANCE OF FINAL RESULT THIRD PARTY SYSTEM'S MANAGEMENT CERTIFICATION OHSAS THIRD PARTY PRODUCTION MANAGEMENT CERTIFICATION MID DIRECTIVE (2004/22/EC) MODULE D THIRD PARTY PRODUCT'S CERTIFICATION MID DIRECTIVE (2004/22/EC) MODULE B THIRD PARTY CERTIFICATION OF REQUIREMENTS OF THE COMPETENCE OF CALIBRATION LABORATORIES UNI EN ISO 9001 UNI EN ISO OIML R49 CERTIFICATION NSF CERTIFICATION NSF CERTIFICATION WRAS CERTIFICATION PED DIRECTIVE (97/23/EC) II CATEGORY 3-A Sanitary Standards, Inc. = work in progress

37 PARTE 9 APLICAÇÃO DA MACROMEDIÇÃO NA GESTÃO DAS PERDAS

38 Macromedição na Gestão das Perdas

39 Macromedição na Gestão das Perdas VAZÃO MÍNIMA NOTURNA E FATOR DE PESQUISA A Vazão Mínima Noturna é o período de menor consumo de água de um setor de abastecimento. No gráfico ao lado temos Qmin=211l/s; Qmed=328,6l/s; FP=0,64 ou 64%.

40 PARTE 10 PITOMETRIA

41 PITOMETRIA

42 CONCLUSÃO

43 CONCLUSÃO Jamais devemos medir por medir e tão pouco estimar, uma vez que erros nessas medições ou estimativas acarretará sempre em tomadas de decisões equivocadas podendo causar prejuízos imensuráveis. Eng. Gustavo Lamon A técnica é o esforço para poupar esforços Ortega Y Gasset

44 OBRIGADO PELA ATENÇÃO Eng. Gustavo Lamon