Calibração

Resumo: Medidores de vazão são de suma importância para o ambiente industrial, sendo necessária a calibração correta destes equipamentos para a obtenção de resultados precisos. Este artigo tem como objetivo a determinação de vazões de líquidos e gases em diferentes equipamentos como rotâmetro, hidrômetro, venturi, placa de orifício e um recipiente graduado, apresentando curvas de correção para os mesmos. No circuito de água foram determinados coeficientes de correção (Cd) de 1,0959 e 0,992 para o rotâmetro e para o hidrômetro, respectivamente. Para o circuito de ar foi obtido R² muito próximo de 1, para os gráficos do ∆H do venturi, vazão do anemômetro vs vazão de pitot.

Palavras chaves: calibração, medidores de vazão, curvas de correção.

1 INTRODUÇÃO

Na maioria das operações realizadas nos processos industrias é muito importante efetuar a medição e o controle da qualidade de fluxo de líquidos, gases e até sólidos granulados, não só para fins contábeis, como também para verificação do rendimento do processo.

1.1 Definição

Vazão pode ser definida como sendo a quantidade volumétrica ou mássica de um fluido que passa através de uma seção de uma tubulação ou canal por unidade de tempo.

1.1.1 Vazão Volumétrica

É definida como sendo a quantidade em volume que escoa através de uma certa seção e um intervalo de tempo considerado. É representado pela letra Q e expressa pela seguinte equação:

(1)

Onde:

Q = vazão volumétrica

V = volume

t = tempo.

1.1.2 Vazão Mássica

É definida como sendo a quantidade em massa de um fluido que atravessa a seção de uma tubulação por unidade de tempo. É representada pela letra Qm e expressa pela seguinte equação:

(2)

Onde:

Qm = vazão mássica

m = massa

t = tempo.

A vazão é uma das grandezas mais medidas nos processos industriais. As aplicações são muitas, indo desde aplicações simples como a medição de vazão de água em estações de tratamento e residências, até medição de gases industriais e combustíveis, passando por medições mais complexas. (SERFATY; REINALDO, 1996).

1.2 Tipos de medidores de Vazão

Medidores primários: São aqueles cujas técnicas de medidas são feitas de maneira fundamental, como medidas de vazão volumétrica de fluidos incompressíveis.

Medidores secundários: São aqueles que necessitam ser calibrados ou aferidos em função de medidores primários. Citam-se como secundários: rotâmetros; anemômetros; hidrômetros; Venturi; placa de orifício; bocais, vertedores; calhas Parshall; entre outros.

1.3 Medidores por pressão diferencial

A pressão diferencial é produzida por vários tipos de elementos primários colocados na tubulação de forma tal que o fluido passe através deles. A sua função é aumentar a velocidade do fluido diminuindo a área da seção em um pequeno comprimento para haver uma queda de pressão.

É uma família de medidores, amplamente utilizada para caracterização de vazão, é baseada na obstrução da passagem de um determinado fluido. Nesses dispositivos, a vazão é calculada pela medição da queda de pressão causada pela obstrução inserida no caminho da vazão. Os tipos mais comuns de medidores de vazão por pressão diferencial são: placa de orifício, tubo de Venturi, tubo de Pitot, medidor do tipo bocal (Balbinot, 2010).

Os medidores por nível diferencial, também, utilizam sensores que percebem a vazão em termos de diferencial de pressão segundo a equação de Bernoulli. Existem dois tipos de medidores deprimogêneos: Medidores de Obstrução e Tubos de Pitot.

1.3.1 Tubo de Pitot

O tubo de Pitot é um tubo oco de seção circular de pequeno diâmetro, forma de L, cujo eixo se alinha com a direção da velocidade do fluxo no ponto de medida.

No tubo de Pitot se conecta um medidor de pressão, como por exemplo, um manômetro de coluna, a pressão lida neste medidor corresponde à que se denomina "pressão de estagnação" ou pressão total do fluxo.

Figura 1 – Representação esquemática de um tubo de Pitot.

Fonte:Wikibooks

Com o tubo de Pitot é possível se medir a velocidade de um fluido em um ponto do escoamento, e a vazão do escoamento pode ser calculada a partir da medição em diferentes pontos. A vazão será o resultado do tratamento das velocidades de forma adequada. (DELMÉE, 1983).

Em tubulações cilíndricas deve-se explorar a medição da velocidade em diferentes raios de um mesmo plano, espaçados por ângulos iguais, sendo recomendado o mínimo de 4 raios, isto é, 2 ângulos igualmente espaçados. Para tubulações com seção transversal retangular repete-se o mesmo procedimento para coordenadas de medição escolhidas, similares aos raios. (SCHNEIDER; SMITH, 2012).

[03]

Figura 2– Exemplo de pontos de coleta de dados no tubo de Pitot.

Fonte: QUEIROZ, 2006, p. 61.

1.3.2 Tubo Venturi

O Tubo Venturi é um elemento primário gerador de depressão, uma vez que interage com o fluido com fundamentos físicos diretos, sem mecanismos intermediários, estando por isso classificado entre os elementos deprimogênios. Sua função é criar uma diferença de pressão Δp ou Δh que seja relacionada à vazão Q através da equação 05. (QUEIROZ, 2006).

[05]

Onde:

Q = vazão no estrangulamento;

K = coeficiente de vazão;

A2 = área do orifício;

g = aceleração