A vazão é um parâmetro de controle de processo comumente utilizado em processos de produção industrial. Atualmente, existem aproximadamente mais de 100 medidores de vazão diferentes no mercado. Como os usuários devem escolher produtos com melhor desempenho e preço? Hoje, vamos apresentar as características de desempenho dos medidores de vazão.
Comparação de diferentes medidores de vazão
Tipo de pressão diferencial
A tecnologia de medição por pressão diferencial é atualmente o método de medição de vazão mais utilizado, capaz de medir a vazão de fluidos monofásicos e fluidos sob alta temperatura e alta pressão em diversas condições de operação. Na década de 1970, essa tecnologia chegou a representar 80% do mercado. O medidor de vazão por pressão diferencial é geralmente composto por duas partes: um dispositivo de estrangulamento e um transmissor. Os dispositivos de estrangulamento podem ser placas de orifício, bicos, tubos de Pitot, tubos de velocidade uniforme, etc. A função do dispositivo de estrangulamento é reduzir a vazão do fluido, criando uma diferença entre a vazão a montante e a jusante. Dentre os diversos dispositivos de estrangulamento, a placa de orifício é a mais utilizada devido à sua estrutura simples e fácil instalação. No entanto, ela possui requisitos rigorosos quanto às dimensões de fabricação. Desde que seja fabricada e instalada de acordo com as especificações e requisitos, a medição de vazão pode ser realizada dentro da faixa de incerteza após a aprovação na inspeção, não sendo necessária a verificação com o fluido real.
Todos os dispositivos de estrangulamento apresentam uma perda de pressão irrecuperável. A maior perda de pressão ocorre no orifício de borda afiada, representando de 25% a 40% da diferença máxima medida pelo instrumento. A perda de pressão no tubo de Pitot é muito pequena e pode ser ignorada, porém é extremamente sensível a alterações no perfil do fluido.
Tipo de área variável
Um representante típico desse tipo de medidor de vazão é o rotâmetro. Sua principal vantagem é ser direto e não exigir uma fonte de alimentação externa para medições em campo.
Os rotâmetros são divididos em rotâmetros de rotor de vidro e rotâmetros de tubo metálico, de acordo com sua fabricação e materiais. O rotâmetro de rotor de vidro possui uma estrutura simples, a posição do rotor é claramente visível e a leitura é fácil. É usado principalmente em condições normais de temperatura e pressão, em meios transparentes e corrosivos, como ar, gás, argônio, etc. Os rotâmetros de tubo metálico geralmente são equipados com indicadores de conexão magnética, usados em situações de alta temperatura e alta pressão, e podem transmitir sinais padrão para serem usados com registradores, etc., para medir a vazão acumulada.
Atualmente, existe no mercado um medidor de vazão vertical de área variável com cabeçote cônico de mola. Ele não possui condensador nem câmara de compensação. Apresenta uma faixa de medição de 100:1 e saída linear, sendo mais adequado para medição de vapor.
Oscilante
O medidor de vazão por vórtice é um representante típico dos medidores de vazão oscilantes. Consiste em posicionar um objeto não aerodinâmico na direção do fluxo do fluido, e este forma duas fileiras regulares de vórtices assimétricos atrás do objeto. A frequência do trem de vórtices é proporcional à velocidade do fluxo.
As características deste método de medição incluem a ausência de partes móveis na tubulação, repetibilidade das leituras, boa confiabilidade, longa vida útil, ampla faixa de medição linear, praticamente inalteração por variações de temperatura, pressão, densidade, viscosidade, etc., e baixa perda de pressão. Apresenta alta precisão (cerca de 0,5% a 1%). Sua temperatura de operação pode ultrapassar 300 °C e sua pressão de operação pode atingir mais de 30 MPa. No entanto, a distribuição da velocidade do fluido e o fluxo pulsante podem afetar a precisão da medição.
Diferentes fluidos podem utilizar diferentes tecnologias de detecção de vórtices. Para vapor, podem ser usados discos vibratórios ou cristais piezoelétricos. Para ar, podem ser usados sensores térmicos ou ultrassônicos. Para água, quase todas as tecnologias de detecção são aplicáveis. Assim como placas de orifício, sensores de vórtice também podem ser utilizados. O coeficiente de vazão do medidor de vazão de rua também é determinado por um conjunto de dimensões.
Eletromagnético
Este tipo de medidor de vazão utiliza a magnitude da tensão induzida gerada quando o fluido condutor atravessa o campo magnético para detectar a vazão. Portanto, é adequado apenas para meios condutores. Teoricamente, este método não é afetado pela temperatura, pressão, densidade e viscosidade do fluido, a relação de medição pode chegar a 100:1, a precisão é de cerca de 0,5%, o diâmetro da tubulação aplicável varia de 2 mm a 3 m e é amplamente utilizado na medição de vazão de água, lama, polpa ou meios corrosivos.
Devido ao sinal fraco, omedidor de vazão eletromagnéticoGeralmente, a tensão em escala completa é de apenas 2,5 a 8 mV, e a vazão é muito pequena, de apenas alguns milivolts, o que a torna suscetível a interferências externas. Portanto, é necessário que a carcaça do transmissor, o fio blindado, o conduíte de medição e os tubos em ambas as extremidades do transmissor sejam aterrados e que seja estabelecido um ponto de aterramento separado. Nunca conecte o transmissor ao aterramento público de motores, aparelhos elétricos, etc.
Tipo ultrassônico
Os tipos mais comuns de medidores de vazão são os medidores de vazão Doppler e os medidores de vazão por diferença de tempo. O medidor de vazão Doppler detecta a vazão com base na variação da frequência das ondas sonoras refletidas por um alvo em movimento no fluido medido. Esse método é adequado para medir fluidos de alta velocidade. Não é adequado para medir fluidos de baixa velocidade, apresenta baixa precisão e exige que a parede interna da tubulação seja bastante lisa, porém seu circuito é simples.
O medidor de vazão por diferença de tempo mede a vazão com base na diferença de tempo entre a propagação direta e inversa de ondas ultrassônicas no fluido de injeção. Como a magnitude da diferença de tempo é pequena, para garantir a precisão da medição, os requisitos para o circuito eletrônico são elevados, e o custo do medidor aumenta consequentemente. O medidor de vazão por diferença de tempo é geralmente adequado para líquidos com fluxo laminar puro e campo de velocidade uniforme. Para líquidos turbulentos, podem ser utilizados medidores de vazão por diferença de tempo com múltiplos feixes.
Retângulo de momento
Este tipo de medidor de vazão baseia-se no princípio da conservação do momento linear. O fluido impacta a parte rotativa, fazendo-a girar, e a velocidade dessa parte é proporcional à vazão. Em seguida, utilizam-se métodos como magnetismo, óptica e contagem mecânica para converter a velocidade em um sinal elétrico, permitindo o cálculo da vazão.
O medidor de vazão tipo turbina é o tipo mais utilizado e de alta precisão dentre os instrumentos desse tipo. É adequado para gases e líquidos, porém apresenta algumas diferenças estruturais. Para gases, o ângulo do rotor é pequeno e o número de pás é maior. A precisão do medidor de vazão tipo turbina pode atingir 0,2% a 0,5%, chegando a 0,1% em faixas estreitas, com uma relação de redução de 10:1. A perda de pressão é pequena e a resistência à pressão é alta, mas há certas exigências quanto à limpeza do fluido, sendo facilmente afetado pela densidade e viscosidade do mesmo. Quanto menor o diâmetro do orifício, maior o impacto. Assim como na placa de orifício, é fundamental garantir espaço suficiente antes e depois do ponto de instalação. A seção reta do tubo evita a rotação do fluido e a alteração do ângulo de ação das pás.
Deslocamento positivo
O princípio de funcionamento desse tipo de instrumento baseia-se na medição do movimento preciso de uma quantidade fixa de fluido a cada revolução do corpo rotativo. Existem diferentes modelos, como o medidor de vazão de engrenagem oval, o medidor de vazão de pistão rotativo e o medidor de vazão de raspador. O medidor de vazão de engrenagem oval possui uma faixa de medição relativamente ampla, podendo chegar a 20:1, e alta precisão, porém a engrenagem móvel é suscetível a travamentos por impurezas no fluido. O medidor de vazão de pistão rotativo apresenta alta vazão unitária, mas, devido a razões estruturais, o volume de vazamento é relativamente grande e a precisão é baixa. O medidor de vazão de deslocamento positivo é basicamente independente da viscosidade do fluido e é adequado para fluidos como graxa e água, mas não para vapor e ar.
Cada um dos medidores de vazão mencionados acima possui suas próprias vantagens e desvantagens, mas mesmo sendo o mesmo tipo de medidor, os produtos fornecidos por diferentes fabricantes apresentam desempenhos estruturais distintos.
Data da publicação: 15 de dezembro de 2021