INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE

vazão

Professor Miguel Neto

Conceito de vazão

• Definição: É a quantidade de fluido que passaatravés de uma seção de uma tubulação oucanal por unidade de tempo.

Q = vazão

V = velocidade ouA = área

• Unidade de medida: m³/s, m³/h, GPM, kg/s,etc.

Tipos de vazão

• Vazão volumétrica (Qv): É a quantidade emvolume que atravessa uma seção em umintervalo de tempo.

V = volume

t = tempo

• Vazão mássica (Qm): É quantidade em massaque atravessa uma seção em um intervalo detempo.

m = massa

t = tempo

Conversão de unidades de medida de vazão volumétrica

Conversão de unidades de medida de vazão mássica

EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE

Q1 = Q2Q1 = V1 . A1 e Q2 = V2 . A2

V1 . A1 = V2 . A2

Equação de Bernoulli

Exemplos de aplicação

Tipos de medidores:

1 – Elementos deprimogênios.

2 – Lineares.

3 – Volumétricos.

4 – Em canais abertos.

Elementos Deprimogênios

A medição de vazão é feita com base na pressãodiferencial.

ou

Pode ser por:

• Placa de orifício.

• Bocal.

• Tubo de Venturi.

• Tubo de Pitot.

Simbologia para os elementos deprimogênios

• Placa de orifício e bocal.

• Tubo de Venturi.• Tubo de Venturi.

• Tubo de Pitot.

Aplicação dos métodos de medição de vazão por elementos

deprimogênios

Extrator de raiz quadrada

• São unidades aritméticas que tem a função de permitir quevalores medidos pelos transmissores representem a vazãomedida, isso porque, a relação entre a pressão e vazão não émedida, isso porque, a relação entre a pressão e vazão não élinear e sim quadrática.

• Esta função pode estar incorporada ao transmissor, estarseparada como um instrumento ou até mesmo ser umafunção executada via software em sistema de controle.

Extrator de raiz quadrada

Integrador de vazão

• É um instrumento que tem o objetivo apurar o• É um instrumento que tem o objetivo apurar oconsumo, ao longo de um tempo pré-estabelecido, de um determinado fluido.

Exemplos de aplicação

Continuação - Exemplos de aplicação

Placa de orifício

• Orifício concêntrico: utilizado para líquido, gases evapor que não contenham sólidos em suspensão.vapor que não contenham sólidos em suspensão.

• Orifício excêntrico: utilizado em fluido contendosólidos em suspensão

• Orifício segmental: alta porcentagem de sólidos emsuspensão.

Bocal

• É, em muitos aspectos um meio termo entre aplaca de orifício e o tubo Venturi. O perfil dosbocais de vazão permite sua aplicação emserviços onde o fluído é abrasivo e corrosivo.

Medidor Venture

Os fluidos sob pressão, na passagem através deOs fluidos sob pressão, na passagem através de

tubos convergentes ganham velocidade e

perdem pressão, ocorrendo o oposto em tubos

divergentes.

Tubo de Pitot• A diferença entre a pressão total e a pressão

estática da linha nos fornecerá a pressãodinâmica a qual é proporcional ao quadradoda velocidade.

Medidores lineares

Produzem um sinal de saída diretamenteproporcional à vazão. Podem ser:

• Medidor de área variável: Rotâmetro

• eletromagnético• eletromagnético

• Ultrassônico

• Turbina

• Coriolis

• Vortex

Aplicação dos métodos lineares de medição de vazão

Medidor de área variável: Rotâmetros

• Rotâmetro são medidores de vazãopor área variável nos quais umflutuador varia sua posição dentro deum tubo cônico, proporcionalmente àvazão do fluido.vazão do fluido.

• A perda de carga é constante.

Medidor eletromagnético de vazão

O princípio se baseia na lei de Faraday, isto é, uma corrente elétrica é induzidanum condutor se ele se move em um campo magnético ou vice-versa.

Um tubo de material não magnético contém duas bobinas que geram um campomagnético B no seu interior. Dois eletrodos são colocados em lados opostos dotubo e em direção perpendicular ao campo.

O fluido faz o papel do condutor e a tensão V gerada tem relação com avelocidade do fluxo e, portanto, com a sua vazão.

Medidor tipo Turbina

Seu princípio de funcionamento está baseado nomovimento relativo da turbina, devido ao fluxo, emrelaçãoao sensor (composto por umimã permanente e umabobina), gerando uma diferença de potencial cujafrequênciaéproporcionalà vazãodo fluido.frequênciaéproporcionalà vazãodo fluido.

Medidor tipo Coriolis

• Efeito Coriolis: O Efeito Coriolis éuma força inercial.

• O efeito Coriolis pode serdemonstrado pela lei domovimento de newton tendo umponto referencial.

Medidor tipo Coriolis

Os tubos de medição são submetidos a uma oscilação.Quando umfluído qualquer é introduzido no tubo emvibração, o efeito do Coriolis se manifesta causando umadeformação, isto é, uma torção, que é captada por meio desensoresmagnéticosquegeramumatensãoemformatodesensoresmagnéticosquegeramumatensãoemformatodeondas senoidais.

Um medidor Coriolis possui dois componentes:tubos de sensores de medição e transmissor.

Obs: Podemos encontrar o modelo com tuboreto .

Medidor tipo Coriolis

Medidor tipo Vórtex

Consta de umanteparo de geometria definida colocadode forma a obstruir parcialmente uma tubulação emqueescoa umfluido, formando vórtices, que se desprendemalternadamente de cada lado do anteparo. a vazãovolumétricado fluido podeser medidapela contagemvolumétricado fluido podeser medidapela contagemdo número de vórtices.

Medidores ultra-sônicos

• O medidor de vazão ultra-sônico sefundamenta no princípio da propagação deondas sonoras no fluido.

• Pode ser: por efeito doppler e por tempo detrânsito.trânsito.

Aplicação: ultra-sônicos

Aplicação: ultra-sônicos

Volumétricos

São medidores que possuem uma relação bemdefinida entre o volume de produto que passapelo medidor e o acionamento de umdispositivo de medição.Podem ser:

• Medidor de Engrenagens Ovais

• Medidor de Lóbulos

• Disco de Nutação

Aplicação dos métodos Volumétricos de medição de vazão

Medidor de Engrenagens Ovais

O fluido circula entre as engrenagens e aparedes da câmara de medição.

Medidor de Lóbulos

O fluido circula entre os lóbulos e as paredes dacâmara de medição.

Disco de Nutação

O fluido preenche a câmara de medição fazendoo disco nutação girar

Disco de Nutação

O fluido preenche a câmara de medição fazendoo disco de nutação girar.

Medidores de vazão em canais abertos

Os dois principais tipos são:

• Vertedor

• Calha Parshall

Aplicação dos métodos de medição de vazão em canais abertos

Vertedor

Mede a altura estática do fluxo emreservatórios, que vertem o fluido de umaabertura de forma variável.

Calha Parshall

É um tipo de Venturi aberto que mede a alturaestática do fluxo. É um medidor mais vantajosoque o vertedor, porque apresenta menor perdade carga e serve para medir fluidos com sólidosem suspensão.em suspensão.