EM INSTRUMENTAÇÃO E AUTOMAÇÃO INSTRUMENTAÇÃO

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1 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO

2 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO FI a) medido e d placa Q atual b) Q máx e máx d placa Q FT d c) Q máx e d placa máx Fe ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO Condições do Escoamento: Regime ermanente (temperatura e pressão constante) Fluido Incompressíel (líquido) Fluido erfeito (sem iscosidade) Energia Total do Sistema: Et Et

3 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO Ep po + Eppr + Ec Eppo + Eppr + Ec Estados de Energia arcial: Eppo Energia potencial de posição Eppr Energia potencial de pressão Ec Energia cinética ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO Simplificações Como M.g W, então: W. Z +. W + M. W. Z +. W + M. substituindo-se M por: W g W. Z +. W + W. W. Z +. W + W. g g diidindo-se tudo por W: EQUAÇÃO DE BERNOULLI Z + + Z + + g g 3

4 4 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO g Z g Z Do balanço de energias de Bernoulli g () ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO. S S D d β S S β.. S S.β g ( ) g. β 4. β g () ()

5 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO ().g E 4 β 4 β E.. g S. S E..g. S S S β S β. E.. g (3) ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO (3) β. E.. g Q.S Onde K representa: Tipo de elemento primário Tipo de tomada de impulso Diâmetro da tubulação e restrição Número de Reynolds (iscosidade) Condições de operação (p e t) Características do fluido (densidade) Q S. β. E.. g Q C. S. β. E.. g Qreal Qteórica. C Q k. 5

6 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO EQUAÇÃO DE TRABALHO ARA LÍQUIDOS Q 0,056.CEβ. Fa. D.. ρ ρ L p Onde: Q(m 3 /h) Vazão máxima da escala do receptor CEβ Coeficiente de Vazão D(mm) Diâmetro interno da tubulação, em função do diâmetro nominal e do Schedule. F a Coeficiente de dilatação térmica do elemento primário, em função da temperatura de operação e do material. (mmh O) ressão Diferencial produzida pelo elemento primário ρ p (Kg/m 3 ) Massa específica do líquido à temperatura de projeto (operação) ρ L (Kg/m 3 ) Massa específica do líquido à temperatura de leitura (base 5º C) ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO LIMITAÇÕES ARA LACAS DE ORIFÍCIO Tomada β D Flange 0, < β < 0,75 50mm < D < 760 mm Vena Contracta 0, < β < 0,8 50mm < D < 760 mm Radius 0,5 < β < 0,75 50mm < D < 760 mm ipe 0, < β < 0,7 50mm < D < 300 mm 6

7 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO Exemplo de cálculo: Em uma indústria, deseja-se medir a azão de hidrocarboneto líquido em uma linha de 8 sch 40 cuja azão de operação deerá ser de 80 GM sob temperatura de 40ºF e pressão de 9 SIG. Sabe-se que a iscosidade do fluido em questão é de 0,45 cp, a densidade na temperatura de escoamento 0,74 e na temperatura base (5º C) 0,759. Determinar o diâmetro d da placa de orifício. Obs.: Será utilizado tomada de Flange e o material da placa será Aço Carbono. º passo: Obtenção dos dados Q u (azão usual) 80 GM T p (temperatura de operação) 40 ºF µ p (iscosidade abs. à temp. de operação) 0,45 cp δ p (densidade relatia à temp. de operação) 0,74 δ L (densidade relatia à temp. de leitura) 0,759 p (pressão de operação) 9 SIG D (diâmetro nominal da tubulação) 8 sch 40 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO º passo: reparar a equação de trabalho para obter o coeficiente de Vazão: CEβ Q. ρ max L 0,056. Fa. D.. ρ p 3º passo: reparar os dados. a) Q max : A azão máxima de leitura dee ser escolhida de tal forma que 70% dessa azão represente 50% da pressão diferencial máxima. Q usual 0,7. Q max portanto: 80GM Q max 685,743 GM 0,7 3º passo: reparar os dados. conertendo GM para m 3 /h: 685,743 x 0,7 38,85 m 3 /h arredondando: Q max 380 m3/h 7

8 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO 3º passo: reparar os dados. b) : A pressão diferencial é o range do medidor e dee ser escolhido em conjunto com β, mas, como β será ainda calculado, o será escolhido aleatoriamente no início tendo como referencia alores entre 00 e 50 H O. adotaremos 00 H O, conertendo H O para mmh O 00 x 5, portanto: 5080 mmho ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO 3º passo: reparar os dados. c) D: O diâmetro interno da tubulação é encontrado atraés da tabela pag. 76 em função do schedule. 8 sch40 7,98 conertendo em milímetros: 7,98 x 5,4 0,774 mm portanto: D 0,774 mm 3º passo: reparar os dados. d) Fa: O fator de dilatação do elemento primário é obtido na pag. 77 em função da temperatura e do material da placa: t 60 ºC (40 ºF) e Material Aço carbono ortanto: Fa,00 8

9 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO 3º passo: reparar os dados. e) ρ p e ρ L : ara obter a massa específica basta multiplicar a densidade pela massa específica da água (000 Kg/m 3 ). portanto: ρ L 759 Kg/m 3 e ρ p 740 Kg/m CE 4º passo: Calcular o coeficiente de azão. β CEβ 0, ,056.,00. ( 0,774) ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO 5º passo: Encontrar A f em função de tipo de tomada, D e CEβ Tipo de tomada: Flange Taps D 7,98 CEβ 0,88933 portanto na tabela ag.79: CEβ A f 0, ,06 0,88933? 0, ,74 Interpolação para achar A f : A f 0, ,898. 0,986 0,898 ( 496,74-405,06) + 405,06 47,3 9

10 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO 6º passo: Calcular o número de Reynolds (obs.: utilizar Q usual e ρ L ) pag. Q usual 80 GM 68 m 3 /h e ρ L 759 Kg/m 3 353,66. Rd D. µ Q usual. ρ L Rd 353, ,774. 0, Onde: Q usual (m 3 /h) Vazão máxima da escala do receptor D(mm) Diâmetro interno da tubulação, em função do diâmetro nominal e do Schedule. ρ L (Kg/m 3 ) Massa específica do líquido à temperatura de projeto (operação) µp (Cp) Viscosidade abs. à temp. de operação ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO Dados laca de Orifício (cálculo) Coeficiente de Descarga Rd Fator Tomada de Impulso Coeficiente de Descarga Corrigido β d β d 0

11 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO 7º passo: Calcular o coeficiente de azão corrigido (C Eβ ) Coeficiente de Vazão (C Eβ ) Flange Taps CEβ C 'Eβ A f + Rd Vena Contracta CE β C'Eβ A + Rd Radius Taps CEβ C 'Eβ Ar + Rd ipe Taps CEβ C 'Eβ A t + Rd CEβ C' Eβ Af + Rd 0, , , ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO 8º passo: Achar β (corrigido) pag.79 β C Eβ 0,65 0,898? 0, ,66 0,986 Interpolação para achar β : 0, ,898 β '. 0,986 0,898 ( 0,66-0,65) + 0,65 0,65678

12 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO 9º passo: achar o diâmetro do orifício (d D. β ) d 0,774 mm. 0,65678 d 33,8 mm ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO

13 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO ESCOLHA DO MATERIAL 3

14 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO ESCOLHA DA TOMADA DE IMULSO ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO ENTRADA DE DADOS 4

15 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO RESULTADOS ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO EXERCÍCIO CIO ROOSTO Cálculo Cálculo Cálculo 3 Fluido: Óleo MATERIAL DA LACA: INOX 36 Tom. de Impulso: Flange Fluido: Água MATERIAL DA LACA: INOX 36 Tom. de Impulso: D e D/ Fluido: Óleo MATERIAL DA LACA: INOX 400 Tom. de Impulso: Vena Contracta Dados Un.Usuais Dados Un. Usuais Dados Un. Usuais Q max 0,05 m 3 /s 059 pe 3 /h 500 l/min Q u 0,7. Qmáx 0,7. Qmáx 0,7. Qmáx 55 mmh O 0,505 Kgf/cm 00 H O D 4 sch.40 sch.40 4 sch.40 T L 5 ºC 5 ºC 5 ºC T 50 ºC 45 ºC 60 ºC ρ L 835 Kg/m Kg/m 3 0,835 g/cm3 ρ 87 Kg/m 3 988,9 Kg/m 3 0,87 g/cm3 µ ou ν p 3 c 0,00557 Stoke 0,0 oise 5

16 ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO EXERCÍCIO CIO ROOSTO Cálculo: laca de Orifício da saída de água da bomba (FE-005) Método: ISO; Fluido: ÁGUA; Material da laca: Inox 36;Tom. de Impulso: D-D/ (RADIUS) Dados Un.Usuais Q max 5,40 m 3 /h Q u d D T L 0,7. Qmáx 6,8 mm sch º F T 5 ºC ρ L 999,08 Kg/m 3 ρ 995,65 Kg/m 3 µ ou ν p 0,8 c montante 3,3 kgf/cm A Resultado:... mmh O... H O ROJETOS EM E AUTOMAÇÃO EXERCÍCIO CIO ROOSTO Cálculo: laca de Orifício da linha de água fria da planta piloto (FE-0300) Método: ISO; Fluido: ÁGUA; Material da laca: Inox 36;Tom. de Impulso: FLANGE TAS Dados Un.Usuais Qmax,3 m 3 /h Qu 0,7. Qmáx 000 mmho D sch.40 6,64 mm TL 5 º C T 5 ºC ρl 999, Kg/m 3 ρ 997,3 Kg/m 3 µ ou νp 0,897 c montante 3,3 kgf/cm A Resultado: d... mm 6