Vazão. Conceito de Vazão

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1 Vazão Conceito de Vazão Quando se toma um ponto de referência, a vazão é a quantidade do produto ou da utilidade, expressa em massa ou em volume, que passa por ele, na unidade de tempo. A unidade de vazão é a unidade de volume por unidade de tempo ou a unidade de massa por unidade de tempo. A medição de vazão inclui, no seu sentido mais amplo, a determinação da quantidade de líquidos, gases e sólidos que passa por um local específico na unidade de tempo; podem também ser incluídos os instrumentos que indicam a quantidade total movimentada, num intervalo de tempo. A quantidade total movimentada pode ser medida em unidades de volume (litros, mm3, cm3, m3, galões, pés cúbicos) ou em unidades de massa (g, kg, toneladas, libras). A vazão instantânea é dada por uma dessas unidades, dividida por uma unidade de tempo (litros/min, m3/hora, galões/min). No caso de gases e vapores, a vazão instantânea pode ser expressa em kg/h ou em m3/h. Quando se mede a vazão em unidades de volume, devem ser especificadas as condições base consideradas. Assim, no caso de líquidos, é importante indicar que a vazão se considera nas condições de operação, ou a 0 C, 20 C, ou a outra temperatura qualquer. Na medição de gases, é comum indicar a vazão em Nm3/h (metros cúbicos normais por hora, à temperatura de 0 C e à pressão atmosférica). A medição da vazão é essencial a todas as fases da manipulação dos fluidos, incluindo a produção, o processamento, a distribuição dos produtos e das utilidades. Ela está associada com o balanço do processo e está diretamente ligada aos aspectos de compra e venda dos produtos. A medição confiável e precisa requer uma correta engenharia que envolve a seleção do instrumento de medição, a sua instalação, a sua operação, a sua manutenção e a interpretação dos resultados obtidos. O conjunto formado pelo medidor e os trechos da tubulação antes e depois do medidor deve ser considerado globalmente e não apenas o medidor isolado.

2 UNIDADES DE VOLUME / MASSA Volume litros, mm3, cm3, m3, galões, pés cúbicos Massa g, kg, toneladas, libras UNIDADES DE VAZÃO m³/h, l/h, cm³/h, m³/s, kg/s, lb/h, GPM 1 m3 = litros 1 galão (americano) = 3,785 litros 1 pé cúbico = 0, m3 1 libra = 0,4536kg Vazão em Tubulação Em aplicações industriais de medição da vazão, o mais comum é se ter fluidos em tubulações fechadas. O caminho mais empregado para transportar o fluido entre dois pontos da planta é a tubulação com seção circular. O círculo fornece a maior resistência estrutural e apresenta a maior área transversal por unidade de superfície da parede. Por isso, a não ser que seja dito diferente, as palavras tubo e tubulação sempre serão referidas a um conduíte fechado, com seção circular e com diâmetro interno constante. Ocasionalmente são encontrados conduites com seção transversal não circular ou tubulações com seção circular, porém não totalmente preenchidas pelo fluido. Tipos de Vazão A vazão pode ser classificada de muitos modos, tais como 1. laminar ou turbulenta, 2. ideal ou real, 3. compressível ou incompressível, 4. homogênea ou com mais de uma fase, 5. viscosa ou sem viscosidade, 6. regime estável ou instável, 7. rotacional ou irrotacional

3 Sistema de Medição Um sistema de medição, incluindo o de medição de vazão, é constituído de 1. elemento sensor 2. condicionador de sinal 3. apresentador de sinal O elemento sensor ou primário geralmente está em contato direto com o fluido parte molhada), resultando em alguma interação entre a vazão medida e a saída do sensor.. Tipos de medidores de vazão 3.1 Quantidade 3.2 Volumétrico. Medidores de quantidade São aqueles que, a qualquer instante, permitem saber a quantidade de fluxo que passou, mas não a vazão do fluxo que está passando, como por exemplo, as bombas de gasolina, os hidrômetros, as balanças industriais etc. Medidores de quantidade por pesagem. São as balanças industriais, utilizadas para medição de sólidos. Medidores de quantidade volumétrica São aqueles que exprimem a vazão por unidade de tempo Medição de vazão por pressão diferencial (Placa de orifício) Rotâmetros Tubo Venturi

4 3.2.3 Medidor eletromagnético de vazão Medidor tipo turbina Medição da vazão mássica O sistema com placa de orifício mede a vazão volumétrica do fluido. Na maioria das medições de vazão de líquido, a variação da densidade é pequena o suficiente para ser desprezada. A vazão mássica do fluido incompressível é praticamente igual a vazão mássica, a menos de uma constante de multiplicação. Na maioria das medições de gases e vapores, porém, a alteração na densidade causada pelas variações da temperatura e da pressão estática devem ser compensadas. Para a vazão mássica, a leitura do medidor a pressão diferencial varia inversamente com a raiz quadrada da densidade. Para a vazão volumétrica a indicação do medidor a pressão diferencial varia diretamente com a raiz quadrada da densidade. Como uma conseqüência da relação raiz quadrática entre a vazão e a pressão diferencial gerada, as variações moderadas da densidade produzem variações na vazão de somente metade da variação da densidade. Por exemplo, uma variação de 10% na densidade produz uma variação de 5% na indicação, para a mesma vazão. A direção da variação da vazão requerida depende se está se medindo vazão mássica ou volumétrica. As medições de vazão com calhas são uma exceção para os problemas de densidade, desde que a medição de vazão se baseia no nível medido. As equações da vazão volumétrica e mássica para os líquidos são também válidas para os gases, desde que se inclua o fator de expansão. Este fator leva em conta a variação da densidade antes e depois da restrição. Em termos de velocidade, o fator de expansão é definido como a relação da velocidade real dividida pela velocidade teórica. Os medidores industriais podem medir a vazão volumétrica (volume/tempo) ou mássica (massa/tempo). A massa, junto com as unidades de comprimento e de tempo, constitui a base para todas as medidas físicas. Como um padrão fundamental de medição, a unidade de massa não é derivada de nenhuma outra fonte. As variações de temperatura, pressão, densidade, viscosidade, condutividade térmica ou elétrica não afetam a massa do fluido cuja vazão está sendo medida. Por exemplo, em determinadas temperaturas e pressões, a água é sólida, líquida ou gás. Qualquer que seja o estado da água, porém, 1,0 kilograma de massa de água, gelo ou vapor permanece exatamente 1,0 kilograma.

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6 CONVERSÕES DAS UNIDADES DE VAZÃO: a) 12 m3/h para l/h (VOL.) b) 30 l/h para GPM (VOL.) c) 2 m3/h para cm3/h (VOL.) d) 5 cm3/h para m3/s (VOL.) e) 15 kg/s para Lb/h (MAS.)