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Medidores de Vazão

Introdução aos Medidores de Vazão

Um medidor de vazão é um instrumento usado para medir a taxa de vazão, linear ou não linear, da massa ou do volume de um líquido ou um gás. Ao escolher um medidor de vazão, devem ser considerados fatores intangíveis como a familiarização dos trabalhadores e sua experiência com calibração e manutenção, a disponibilidade de peças de reposição e o intervalo médio do histórico das falhas, entre outros, na unidade específica. Também é recomendável que o custo da instalação seja computado apenas depois que estes passos sejam seguidos.

Um dos erros mais comuns na medição de vazão é o seguinte: em vez de escolher um sensor que capaz de operar adequadamente, tenta-se justificar o uso de um dispositivo mais barato. Estas aquisições "baratas" podem acabar custando muito mais caro. Esta página irá ajudá-lo a entender melhor sobre medidores de fluxo, mas você também pode falar com nossos engenheiros de aplicação a qualquer momento se você tiver quaisquer dúvidas.

Design dos Medidores de Vazão

Saiba mais sobre Medidores de Vazão

História da Medição de Vazão

Nosso interesse na medição do fluxo do ar e da água é atemporal. O conhecimento da direção e velocidade do fluxo de ar foi uma informação essencial para todos os navegadores antigos, e a capacidade de medir o fluxo de água foi necessária para a justa distribuição de água através os aquedutos de comunidades primitivas como as cidades sumérias de Ur, Kish e Mari próximas aos rios Tigre e Eufrates, cerca de 5.000 aC

Orientações para a Medição de Vazão

A base para uma boa escolha de um medidor de vazão é uma boa compreensão dos requisitos da aplicação específica. Assim sendo, deve-se investir tempo para fazer uma avaliação minuciosa da natureza do processo do fluido e a instalação em geral.

Primeiros Passos para Escolher o Medidor de Vazão correto

O primeiro passo para a seleção de um medidor de vazão é determinar se informação sobre a taxa de vazão deverá ser continua ou totalizada e se esta informação precisa ser fornecida no local ou remotamente. Caso a escolha seja feita pela informação remota, a transmissão deve ser analógica, digital ou compartilhada? E, se for compartilhada, qual é a frequência (mínima) de atualização dos dados? Uma vez respondidas estas questões, deve-se fazer uma avaliação das propriedades e das características de vazão do fluido do processo, assim como dos canos que acomodarão o medidor de vazão. Para abordar esta tarefa de maneira sistemática, foram desenvolvidos formulários nos quais os tipos de dados para cada aplicação devem ser preenchidos:

Baixe o formulário de avaliação do medidor de vazão



RTD Probe

Características do Fluido e da Vazão

Nesta parte da tabela é informado o nome do fluido, pressão, temperatura, queda de pressão admissível, densidade (ou peso específico), condutividade, viscosidade (Fluido Newtoniano ou não?) e a pressão de vapor na temperatura máxima de operação, juntamente com a indicação de como essas propriedades podem variar ou interagir. Além disso, devem ser fornecidas todas as informações de segurança e toxicidade junto com os dados detalhados sobre a composição do fluido, presença de bolhas, sólidos (abrasivos ou suaves, tamanho das partículas, fibras), a tendência para revestir e qualidades de transmissão de luz (opacas, translúcidas ou transparentes?)

Intervalos de Temperatura e Pressão

As pressões mínimas e máximas esperadas e os valores das temperaturas devem ser fornecidos junto com os valores normais de operação para a escolha de um medidor de vazão. Os seguintes fatos também devem ser esclarecidos: se a vazão pode retroceder, se esta sempre enche ou não a tubulação, se uma vazão lenta pode ocorrer (ar-sólidos-líquidos), qual é a possibilidade de arejamento ou de pulsação, se podem ocorrer mudanças repentinas de temperatura ou se serão necessários cuidados especiais durante a limpeza e a manutenção.

Tubulações e Área de Instalação

Com relação aos tubos e a área onde dever ser localizados os medidores de vazão, deve-se considerar: Com respeito aos tubos, sua direção (evitar vazão para baixo em aplicações líquidas), tamanho, material, horário, taxa de pressão de flanges, acessibilidade, giro acima ou abaixo do fluxo, válvulas, reguladores e distâncias disponíveis para a condução em tubos retos. O engenheiro especializado deve estar ciente de vibrações ou campos magnéticos que podem estar presentes na área, se força elétrica ou pneumática está disponível, se a área é classificada como perigosa para riscos de explosão, ou mesmo, se existem outras exigências especiais, tais como a conformidade com as regulamentações sanitárias ou de limpeza no local (CIP).

Estas são algumas perguntas importantes a serem respondidas antes de escolher um medidor de vazão:


1. Que tipo de fluido será medido pelo medidor ou pelos medidores de vazão (ar, água, entre outros)?

2. Você requer medição ou da totalização da taxa?

3. Se o líquido não for água, qual é a viscosidade deste líquido?

4. Você requer um display local no medidor de vazão ou precisa de uma saída eletrônica de sinal?

5. Quais as taxas de vazão mínimas e máximas para o medidor de fluxo?

6. Qual é a pressão mínima e a máxima do processo?

7. Qual é a temperatura mínima e máxima do processo?

8. O fluido é quimicamente compatível com as partes úmidas do medidor de vazão?

9. Caso o medidor seja para uma aplicação de processo, qual é o diâmetro da tubulação?

As Taxas de Fluxo e a Precisão

O próximo passo é determinar o intervalo de medida necessário, identificando os fluxos mínimos e máximos (de massa ou de volume) que serão medidos. No próximo passo, a precisão da medição do fluxo necessário é determinada. Normalmente, a exatidão é especificada em porcentagem da leitura real (LR), em porcentagem do intervalo calibrado (IC), ou em porcentagem de unidades de fundo de escala. Os requisitos de precisão devem ser classificados separadamente como fluxos mínimos, normais e máximos. Se estes requisitos não forem conhecidos, o desempenho do seu medidor de vazão pode não ser aceitável ao longo de todo o seu intervalo

Em aplicações onde os produtos são vendidos ou comprados com base em uma leitura de medidores, a precisdão absoluta é fundamental. Em outras aplicações, a repetibilidade pode ser mais importante do que precisão absoluta. Portanto, é recomendável estabelecer, separadamente, os requisitos de precisdão e de repetibilidade para cada aplicativo e incluir ambos nas especificações.

Quando a precisão de um medidor de vazão é estabelecida em IC % ou % de unidades de fundo de escala (FE), seu erro absoluto vai aumentar conforme a taxa de vazão medida cai. Caso o erro do medidor seja estabelecido em % LR, o erro em termos absolutos permanece o mesmo, seja em fluxos altos ou baixos. Como o fundo de escala é sempre uma quantidade maior do que o intervalo calibrado (IC), um sensor com um desempenho de % de FE sempre apresentará um erro maior do que um sensor com a mesma especificação de % de IC. Portanto, para que todas as ofertas sejam comparadas em condições iguais, recomenda-se converter todas as declarações de erro estabelecidas para as mesmas unidades % de LR.

Numa especificação do medidor de fluxo preparada adequadamente, todas as instruções de precisão são convertidas em % de unidades de LR uniformes e estes requisitos de % de LR são especificados separadamente para fluxos máximos, mínimos e normais. Todas as especificações dos medidores de vazão e as ofertas deverão indicar claramente tanto a exatidão como a repetibilidade da medição nos fluxos mínimos, normais e máximos.

Precisão vs. Repetibilidade

Caso o desempenho aceitável de medição seja obtido por duas categorias diferentes de medidor de fluxo e um destes não possua partes móveis, selecione o medidor sem partes móveis. As partes móveis podem causar problemas, não só por desgaste, lubrificação e sensibilidade ao revestimento, mas porque as peças móveis necessitam de espaços que, às vezes, provocam um "deslizamento" na vazão a ser medida. Mesmo com medidores bem conservados e calibrados, esta vazão não mensurável varia com as alterações na temperatura e na viscosidade do fluido. Mudanças de temperatura também alteram as dimensões internas do medidor e exigem compensação.

Além disso, se o mesmo desempenho for obtido por um medidor de vazão completo e por um sensor de ponto, é melhor usar o medidor de vazão. Como os sensores de ponto não consideram a vazão total, eles somente leem com precisão quando estiverem inseridos a uma profundidade onde a velocidade de vazão é a média do perfil de velocidade que passa pelo tubo. Mesmo que este ponto seja determinado com precisão no momento da calibração, ele provavelmente não se manterá inalterado, uma vez que os perfis de velocidade mudam de acordo com a viscosidade, a temperatura e outros fatores.

Unidades Mássicas ou Volumétricas

Antes que um medidor de vazão seja configurado, recomenda-se determinar se as informações de fluxo serão mais úteis se apresentadas em unidades de massa ou volumétricas. Quando a vazão de materiais compressíveis for medida, a vazão volumétrica não será muito significativa, a menos que a densidade (e às vezes a viscosidade) sejam constantes. Quando a velocidade (vazão volumétrica) de líquidos não compressíveis for medida, a presença de bolhas suspensas provocará um erro; portanto, o ar e o gás devem ser removidos antes que o líquido atinja o medidor. Em outros sensores de velocidade, revestimentos de tubulação podem causar problemas (ultrassônico), ou ainda, o medidor pode parar de funcionar se o número de Reynolds for muito baixo (em medidores de vórtice de derramamento, exige-se RD > 20.000).

Levando em conta estas considerações, é melhor usar os medidores de vazão que são insensíveis às variações de densidade, pressão e viscosidade e não são afetados pela alteração do número de Reynolds. Há diversas calhas, pouco utilizadas na indústria química, que podem medir a vazão em tubulações parcialmente cheias e podem passar sólidos sedimentáveis ou flutuantes.

Escolhendo um Medidor de Vazão

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Rotameters Rotâmetros
O rotâmetro é composto de um tubo cônico e uma boia. É o medidor de vazão de área variável mais utilizado devido ao baixo custo, simplicidade, queda de pressão baixa, relativamente ampla largura de faixa e saída linear.
Spring and Piston Flow Meters Medidores de Vazão Pistão
Os medidores de vazão tipo pistão usam um orifício anular formado por um pistão e um cone afunilado. O pistão é fixado na base do cone (na posição "nenhum fluxo") por uma mola calibrada. As escalas são baseadas em pesos específicos de 0,84 para medidores a óleo e 1,0 para medidores a água. O modelo simples e a facilidade com que podem ser equipados para transmitir sinais elétricos fazem com que estes medidores sejam uma alternativa mais econômica do que rotâmetros para o controle e a indicação da taxa de vazão.
Mass Gas Flowmeters Medidores de Vazão Mássica
Os medidores de vazão térmicos operam com uma menor dependência da densidade, pressão ou viscosidade do fluido. Este tipo de medidor usa um transdutor de pressão diferencial, um sensor de temperatura, um elemento aquecido de sensoriamento e princípios termodinâmicos de condução de calor para determinar a real taxa de vazão de massa. Alguns destes medidores de vazão de massa possuem displays integrais e saídas analógicas para o registro de dados. Aplicações comuns incluem testes de vazamento e medições de baixa vazão em mililitros por minuto.
Ultrasonic Flowmeters Medidores de Vazão Ultrassônicos
Os medidores de vazão ultrassônicos são usados em aplicações sujas, como efluentes, outros fluidos sujos e lamas, que provocam danos aos sensores convencionais. O princípio básico da operação está no deslocamento da frequência (Efeito Doppler) de um sinal ultrassônico quando é refletido por partículas em suspensão ou por bolhas de gás (descontinuidades) em movimento.
Turbine Flow Meterss Medidores de Vazão tipo Turbina
Os medidores de turbina alcançam exatidão de leitura de 0,5%. É um medidor muito preciso usado para medir líquidos limpos e viscosos com até 100 centistokes. É necessário ter um mínimo de 10 diâmetros de tubo reto na entrada. As saídas mais comuns são uma onda senoidal ou uma frequência de onda quadrada, mas condicionadores de sinal podem ser montados na parte superior para saídas analógicas e classificações à prova de explosão. Os medidores possuem um rotor multi-lâminas montado perpendicularmente ao fluxo e suspenso no fluxo de fluido em um rolamento de funcionamento livre.
Paddlewheel Sensors Sensores de Rotor, Transmissores e Sistemas
É um dos medidores de vazão mais populares e com melhor relação custo-benefício para água ou fluidos semelhantes. Dentre os modelos disponíveis, vários contêm encaixes de vazão ou inserções. Estes medidores, assim como o medidor de turbina, requerem um mínimo de 10 diâmetros de tubo reto na entrada e 5 na saída. A compatibilidade química deve ser verificada quando outro fluido que não seja água for utilizado. As saídas em onda senoidal e em pulso de onda quadrada são comuns, mas os transmissores estão disponíveis para montagem integral ou painel. O rotor do sensor da roda de pás é perpendicular à vazão e entra em contato com apenas uma seção limitada e transversal do fluxo.
Positive Displacement Flowmeters Medidores de Vazão por Deslocamento Positivo
Estes medidores são usados para aplicações de água onde tubos retos não estão disponíveis e medidores de turbina ou sensores de rotor encontrariam muita turbulência. Os medidores de deslocamento positivo são também utilizados para líquidos viscosos.
Vortex Meters Medidores de Vórtice
As principais vantagens dos medidores de vórtice são a baixa sensibilidade às variações das condições do processo e o baixo desgaste em relação aos medidores de orifícios ou aos medidores de turbina. Além disso, os custos iniciais e de manutenção são baixos. Por estas razões, eles foram ganhando uma maior aceitação entre os usuários. Medidores de vórtice exigem dimensionamento. Entre em contato com o nosso departamento de engenharia de vazão.
Pitot Tubes Tubos de Pitot ou Sensores de Pressão Diferencial para Líquidos e Gases
Os tubos de Pitot oferecem as seguintes vantagens: facilidade, baixo custo de instalação, queda de pressão permanente muito menor, baixa manutenção e boa resistência ao desgaste. Os tubos de Pitot requerem dimensionamento. Entre em contato com o departamento de engenharia de vazão.
RTD Probes Medidores de Vazão Magnéticos para Líquidos Condutores
Disponíveis em linha ou em tipo inserção. Os medidores de vazão magnéticos não possuem partes móveis e são ideais para aplicações de efluentes ou qualquer líquido sujo que seja condutor. Os displays são integrais. Uma saída analógica também pode ser usada para o monitoramento remoto ou registro de dados.
RTD Probes Anemômetros para Medição de Fluxo de Ar
Anemômetros de fio quente são sondas sem partes móveis. O fluxo de ar pode ser medido em tubos e dutos manualmente ou com estilo de montagem permanente. Anemômetros com hélices também estão disponíveis. Anemômetros com hélices são geralmente maiores do que um de fio quente, mas são mais reforçados e econômicos. Os modelos estão disponíveis com medição de temperatura e de umidade.