Medição E Vazão

ETAPA 2

PASSO 1

Medição de Vazão

Na maioria das operações realizadas nos processos industriais é muito importante efetuar a medição e o controle da quantidade de fluxo de líquidos, gases e até sólidos granulados, não só para fins contábeis, como também para a verificação do rendimento do processo. Assim, estão disponíveis no mercado diversas tecnologias de medição de vazão cada uma tendo sua aplicação mais adequada conforme as condições impostas pelo processo.

Definição

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

Observação:

A vazão também pode ser obtida pelo resultado da multiplicação da área seccional pela média da velocidade do fluido.

Vazão Volumétrica

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

Unidades de Vazão Volumétricas

As unidades de vazão volumétricas mais utilizadas são: m3/s, m3/h, l/h, l/min, GPM (galão por minuto), Nm3/h e SCFH (pés cúbicos standard por minuto - temperatura. 60ºF e 14,696 PSIA de pressão atmosférica).

Vale dizer que: 1 m3= 1000 litros, 1 galão (americano) = 3,785 litros ,1 pé cúbico = 0,0283168 m3 e 1 libra = 0,4536 Kg.

Na medição de vazão volumétrica é importante referenciar as condições básicas de pressão e temperatura, principalmente para gases e vapor, pois o volume de uma substância depende da pressão e temperatura a que está submetido.

• 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:

• Unidades de Vazão Mássica

As unidades de vazão mássicas mais utilizadas são: kg/s, kg/h, T/h e Lb/h.

Tipos de Medidores de Vazão

Existem dois tipos de medidores de vazão: os de quantidade e os volumétricos.

Medidores de Quantidade Volumétrica

São aqueles que o fluido, ao passar em quantidades sucessivas pelo mecanismo de medição, aciona o mecanismo de indicação.Estes medidores são utilizados como elementos primários das bombas de gasolina e dos hidrômetros.

Medidores Volumétricos

São aqueles que exprimem a vazão por unidade de tempo.

Medição de Vazão por Pressão Diferencial

A pressão diferencial é produzida por vários tipos de elementos primários, colocados nas tubulações 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. A vazão pode então ser medida a partir desta queda. Uma vantagem primordial dos medidores de vazão por pressão diferencial é que eles podem ser aplicados a uma grande variedadede medições, envolvendo a maioria dos gases e líquidos, inclusive fluidos com sólidos em suspensão, bem como fluidos viscosos, em uma faixa de temperatura e pressão bastante ampla. Um inconveniente deste tipo de medidor é a perda de carga que ele causa ao processo, sendo a placa de orifício o dispositivo que provoca a maior perda de carga irrecuperável.

Medição de Vazão por Área Variável

Rotâmetro são medidores de vazão por área variável nos quais um flutuador varia sua posição dentro de um tubo cônico, proporcionalmente à vazão do fluido.

Basicamente um rotâmetro consiste de duas partes:

Um tubo de vidro de formato cônico que é colocado verticalmente na tubulação, em que passará o fluido a ser medido e cuja extremidade maior fica voltada para cima.

No interior do tubo cônico, um flutuador que se moverá verticalmente, em função da vazão medida.

O fluido passa através no tubo da base para o topo. Quando não há vazão o flutuador permanece na base do tubo e seu diâmetro maior é usualmente selecionado de tal maneira que o bloqueia a pequena extremidade do tubo, quase que completamente. Quando a vazão começa e o fluido atinge o flutuador, o empuxo torna o flutuador mais leve, porém como o flutuador tem uma densidade maior que a do fluido, o empuxo não é suficiente para levantar o flutuador.

Com a vazão, surge também uma força de atrito, entre o fluido e o flutuador, que tende a leva-lo para cima, a chamaremos de força de arraste. Quando a vazão atinge um valor que faça a força de arraste ser maior que a força peso do flutuador, este começará a subir. Se o tubo fosse paralelo o flutuador subiria até o topo; mas sendo cônico a força de arraste diminui a medida que o flutuador sobe até estabilizar em uma nova posição(pois aumenta a área disponível para a passagem do fluido).

Qualquer aumento na vazão movimenta o flutuador para a parte superior do tubo de vidro e a diminuição causa uma queda a um nível mais baixo. Cada posição sua corresponde a um valor determinado de vazão e somente um. É somente necessário colocar uma escala calibrada na parte externa do tubo e a vazão poderá ser determinada pela observação direta da posição do flutuador.

Dispositivos dos Medidores Volumétricos

Placa de Orifício

De todos os elementos primários inseridos em uma tubulação para gerar uma pressão diferencial e assim efetuar medição de vazão, a placa de orifício é a mais simples, de menor custo e portanto a mais empregada. Consiste basicamente de uma chapa metálica, perfurada de forma precisa e calculada, a qual é instalada perpendicularmente ao eixo da tubulação entre flanges. Sua espessura varia em função do diâmetro da tubulação e da pressão da linha, indo desde 1/16” a 1/4”.

O diâmetro do orifício é calculado de modo que seja o mais preciso possível, e suas dimensões sejam suficientes