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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 1

    CPM Programa de Certificao do Pessoal de Manuteno

    Instrumentao Bsica IIVazo, Temperatura e Analtica

    Instrumentao

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 2

    Instrumentao Bsica II - Vazo, Temperatura e Analtica Instrumentao

    SENAI ES, 1999

    Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderrgica de Tubaro)

    Coordenao Geral Evandro de Figueiredo Neto (CST)Robson Santos Cardoso (SENAI)

    Superviso ...............................................(CST)Fernando Tadeu Rios Dias (SENAI)

    Elaborao ...........................................(CST)Ulisses Barcelos Viana (SENAI)

    Aprovao (CST)(CST)Wenceslau de Oliveira (CST)

    SENAI Servio Nacional de Aprendizagem IndustrialCTIIAF Centro Tcnico de Instrumentao Industrial Arivaldo FontesDepartamento Regional do Esprito SantoAv. Marechal Mascarenhas de Moraes, 2235Bento Ferreira Vitria ESCEPTelefone: (027)Telefax: (027)

    CST Companhia Siderrgica de TubaroDepartamento de Recursos HumanosAv. Brigadeiro Eduardo Gomes, s/n, Jardim Limoeiro Serra ESCEP 29160-972Telefone: (027) 348-1286Telefax: (027) 348-1077

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    ndiceAssunto PginaMedio de Vazo............................................................................... 6Definio............................................................................................... 6

    Conceitos Fsicos Bsicos para Medio de Vazo................................ 8

    Tipos e caractersticas dos medidores de Vazo.................................. 10

    Medio de Vazo por Diferencial de Presso .................................... 10

    Medio de Vazo por rea Varivel.................................................... 42

    Medidores de vazo tipo deslocamento positivo................................... 47

    Medidores de Vazo por Impacto do Fluido.......................................... 51

    Medidores Especiais............................................................................. 53Medio de Temperatura.................................................................... 68Conceito de Temperatura..................................................................... 68Escalas de Temperatura....................................................................... 69Medidores de Temperatura................................................................... 76Termmetro de Dilatao de Lquido.................................................... 78Termmetro a Dilatao de Slido........................................................ 84Termmetro a Presso de Gs............................................................. 85Termmetro Presso de Vapor.......................................................... 87Termmetro Tipo Bulbo de Resistncia............................................... 93Termmetro tipo Termopar................................................................... 106Termmetros de Contato Indireto......................................................... 145Analisadores Industriais..................................................................... 148Sistema de Amostragem....................................................................... 148Analisadores de Gases por Condutibilidade Trmica........................... 169Analisadores por absoro de Raios Infravermelhos........................... 184Analisadores por Paramagnetismo....................................................... 202Cromatografia....................................................................................... 225Analisador de Lquidos......................................................................... 231Medidor de pH...................................................................................... 231Medidor de densidade especfica......................................................... 237

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    MEDIO DE VAZO

    1 - INTRODUONa maioria das operaes realizadas nos processos industriais muito importante efetuar amedio e o controle da quantidade de fluxo de lquidos, gases e at slidos granulados,no s para fins contbeis, como tambm para a verificao do rendimento do processo.Assim, esto disponveis no mercado diversas tecnologias de medio de vazo cada umatendo sua aplicao mais adequada conforme as condies impostas pelo processo.Neste captulo abordaremos algumas destas tecnologias, suas aplicaes, e os princpiosfsicos envolvidos, bem como os testes, calibrao e suas interligaes eltricas em formade malhas de medio, registro, indicao e controle.

    2 - DEFINIOVazo pode ser definida como sendo a quantidade volumtrica, mssica ou gravitacional deum fluido que passa atravs de uma seo de uma tubulao ou canal por unidade detempo.

    Observao:A vazo tambm pode ser obtida pelo resultado da multiplicao da rea seccional pelamdia da velocidade do fluido.

    2.1 - Vazo Volumtrica definida como sendo a quantidade em volume que escoa atravs de uma certa seo emum intervalo de tempo considerado. representado pela letra Q e expressa pela seguinteequao:

    Q = VtOnde:

    V = volumet = tempo

    2.1.1 - Unidades de Vazo VolumtricasAs unidades de vazo volumtricas mais utilizadas so: m3/s, m3/h, l/h, l/min GPM, Nm3/h eSCFH.Na medio de vazo volumtrica importante referenciar as condies bsicas de pressoe temperatura, principalmente para gases e vapor pois o volume de uma substnciadepende da presso e temperatura a que est submetido.

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    2.2 - Vazo Mssica definida como sendo a quantidade em massa de um fluido que atravessa a seo de umatubulao por unidade de tempo. representada pela letra Qm e expressa pela seguinteequao:

    Qm = mt

    Onde:m = massat = tempo

    2.2.1 - Unidades de Vazo MssicaAs unidades de vazo mssica mais utilizadas so: kg/s, kg/h, T/h e Lb/h.

    2.3 - Relao Entre UnidadesA relao entre as unidades de medio de vazo volumtrica e mssica pode ser obtidapela seguinte expresso:

    Qm = . QvOnde:

    = massa especfica

    2.4 - Vazo Gravitacional a quantidade em peso que passa por uma certa seo por unidade de tempo. representada pela letra Q e expressa pela seguinte equao:

    Q = Wt

    Onde:W = peso

    2.5 - Unidade GravitacionalAs unidades de vazo gravitacional mais utilizadas so: kgf/h e lbf/h.

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    3 - CONCEITOS FSICOS BSICOS PARA MEDIO DE VAZO3.1 - Calor EspecficoDefine-se calor especfico como o quociente da quantidade infinitesimal de calor fornecido auma unidade de massa duma substncia pela variao infinitesimal de temperaturaresultante deste aquecimento.Na prtica, temos: A quantidade de calor necessria para mudar a temperatura de 1 gramade uma substncia em 1C.

    O conhecimento do calor especfico de determinada substncia muito importante para umbom controle da vazo.Para exemplificar, podemos citar o caso em que se deseja controlar a vazo de um fluido noestado gasoso, tendo uma placa de orifcio como elemento primrio. necessrio que se conhea a relao k do calor especfico do gs a ser medido, parapodermos calcular o seu coeficiente de correo da expanso trmica, e posteriormentedimensionar a placa de orifcio.Esta relao do calor especfico K a relao do calor especfico de um volume constanteCV relativo ao calor especfico da presso constante CP do gs.

    Equao ( 1 )Onde:

    k = relao dos calores especficosCP = calor especfico presso constante J/Kg x KCV = calor especfico a volume constante J/kg x KK! Temperatura em Kelvin

    3.2 - Viscosidade definida como sendo a resistncia ao escoamento de um fluido em um duto qualquer.Esta resistncia provocar uma perda de carga adicional que dever ser considerada namedio de vazo.3.2.1 - Viscosidade absoluta ou dinmicaDefine-se como sendo o atrito interno num fluido, que se ope ao movimento relativo desuas molculas e ao movimento de corpos slidos que nele estejam. representada pelaletra grega (mi).

    3.2.2 - Unidade absoluta ou dinmicaAs unidades de viscosidade dinmicas mais utilizadas na indstria so:

    Pa . s, Poise dyna.Scm2

    e centipoise

    k = CP/CV

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    3.2.3 - Viscosidade cinemtica a relao entre a viscosidade absoluta e a massa especfica de um fluido, tomados mesma temperatura. representada pela letra (ni).

    3.2.4 - Unidade de Viscosidade CinemticaAs unidades de viscosidade cinemtica mais utilizadas na indstria so:

    m2/s, stoke (cm2/s) e centistoke.

    3.3 - Tipos de Escoamento3.3.1 - Regime LaminarSe caracteriza por um escoamento em camadas planas ou concntricas, dependendo daforma do duto, sem passagens das partculas do fluido de uma camada para outra e semvariao de velocidade, para determinada vazo.

    3.3.2 - Regime TurbulentoSe caracteriza por uma mistura intensa do lquido e oscilaes de velocidade e presso. Omovimento das partculas desordenado e sem trajetria definida.

    3.4 - Nmero de ReynoldsNmero adimensional utilizado para determinar se o escoamento se processa em regimelaminar ou turbulento. Sua determinao importante como parmetro modificador doscoeficiente de descarga.

    Re = V.D

    Onde:V - velocidade (m/s)D - dimetro do duto (m)

    - viscosidade cinemtica (m2/s)

    Observao:

    Na prtica, se Re > 2.320, o fluxo turbulento, caso contrrio sempre laminar.

    Nas medies de vazo na indstria, o regime de escoamento na maioria dos casosturbulento com Re > 5.000.

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    3.5 - Distribuio de Velocidade em um DutoEm regime de escoamento no interior de um duto, a velocidade no ser a mesma emtodos os pontos.Ser mxima no ponto central do duto e mnima na parede do duto.3.5.1 - Regime Laminar caracterizado por um perfil de velocidade mais acentuado, onde as diferenas develocidades so maiores.

    Vx = Vmx . 1x

    R

    2

    Fig. 01

    3.5.2 - Regime Turbulento caracterizado por um perfil de velocidade mais uniforme que o perfil laminar. Suasdiferenas de velocidade so menores.

    Vx = Vmx . 1x

    R

    1n

    Fig. 02

    Observao:

    Por estas duas frmulas percebe-se que a velocidade de um fluido na superfcie da seode um duto zero (0). Podemos entender o porque da velocidade nas paredes datubulaes considerando tambm o atrito existente entre o fluido e a superfcie dastubulaes.

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    Fig. 03Vx = velocidade num ponto qualquer da seoVmx = velocidade no eixo central da seorx = raio da seon = coeficiente varivel que depende do nmero de Reynold.TABELA - Relao entre Red e N

    N REYNOLDS

    Red x 104n N REYNOLDS

    Red x 104n

    2 . 55 7 . 0 64 . 00 8 . 8

    10 . 54 7 . 3 70 . 00 9 . 0

    20 . 56 8 . 0 84 . 40 9 . 2

    32 . 00 8 . 3 110 . 00 9 . 4

    38 . 40 8 . 5 152 . 00 9 . 7

    39 . 56 8 . 5 198 . 00 9 . 8

    42 . 80 8 . 6 235 . 20 9 . 8

    53 . 60 8 . 8 278 . 00 9 . 9

    57 . 20 8 . 8 307 . 00 9 . 9

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    4 - TIPOS E CARACTERSTICAS DOS MEDIDORES DE VAZOExistem trs tipos fundamentais de medidores de vazo: indiretos, diretos e especiais.

    1 - Medidores indiretosutilizando fenmenosintimamenterelacionados aquantidade de fluidopassante

    I - Perda de carga varivel(rea constante)

    Tubo Pitot

    Tubo de Venturi

    Tubo de Dall

    Annubar

    Placa de orifcio

    II - rea varivel (perda decarga constante)

    Rotmetro

    2 - Medidores diretos devolume do fluidopassante

    I - Deslocamento positivodo fluido

    Disco Nutante

    Pisto flutuante

    Rodas ovais

    Roots

    II Velocidade peloimpacto do fluido

    Tipo Hlice

    Tipo turbina

    3 - Medidores especiais Eletromagnetismo

    Vortex

    Ultra-snico

    Calhas Parshall

    Coriolis

    4.1 - Medio de Vazo por Perda de Carga VarivelConsiderando-se uma tubulao com um fluido passante, chama-se perda de carga dessatubulao a queda de presso sofrida pelo fluido ao atravess-la. As causas da perda decarga so: atrito entre o fluido e a parede interna do tubo, mudana de presso e velocidadedevido a uma curva ou um obstculo, etc.Os diversos medidores de perda de carga varivel usam diferentes tipos de obstculos aofluxo do lquido, provocando uma queda de presso. Relacionando essa perda de pressocom a vazo, determina-se a medio de vazo pela seguinte equao:

    pTTp

    PpPKQ =

    11

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    Onde:Q = vazo do fluido do local do

    estreitamentoK = constanteP1 = Presso MedidaPp = Presso de ProjetoT1= Temperatura medidaTp = Temperatura de projeto

    P = perda de carga entre o fluxo, amontante e jusante do estreitamento.

    fig 4

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    4.1.1 - Medio de Vazo atravs do Tubo de Pitot um dispositivo utilizado para medio de vazo atravs da velocidade detectada em umdeterminado ponto de tubulao.O tubo de Pitot um tubo com uma abertura em sua extremidade, sendo esta, colocada nadireo da corrente fluida de um duto, mas em sentido contrrio. A diferena entre apresso total e a presso esttica da linha nos fornecer a presso dinmica a qual proporcional ao quadrado da velocidade.

    Fig. 05 - Presso total, presso esttica e presso dinmica

    Utilizando o tubo pitot, determina-se um diferencial de presso, que corresponde a pressodinmica e com o valor dessa presso atravs da frmula abaixo, obtemos a velocidade deum ponto de medio.

    PD = V2

    2g ou V2 = PDx g2

    para fluidos incompressveis

    Onde:PD = presso dinmica em kgf/cm2

    = peso especfico do fluido em kgf/m3V = velocidade do fluido em m/sg = acelerao da gravidade m/s2

    O tubo de Pitot mede apenas a velocidade do ponto de impacto e no a velocidade mdiado fluxo. Assim sendo, a indicao da vazo no ser correta se o tubo de impacto no forcolocado no ponto onde se encontra a velocidade mdia do fluxo.Pesquisadores, concluram que o valor da velocidade mdia seria 0,8 da velocidade mximado duto.

    Velocidade mdia = 0,8 * Velocidade mxima

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    Atravs deste dado podemos concluir que para determinarmos a vazo em uma tubulao apartir da velocidade mxima da mesma bastaria multiplicarmos este valor (v mx) pelo fator0,8 e em seguida multiplicarmos pela seo do tubo. Para a determinao da velocidademdia em uma tubulao recomenda-se medir pelo menos em dois pontos perpendicularesconforme figura 06, fazendo a mdia destas velocidades teremos a velocidade mdia datubulao.

    Fig. 06 - Determinao de velocidade mdia

    Em termos prticos, para se determinar a velocidade mdia do fluido no interior de um duto,utiliza-se a tomada de impacto do tubo de pitot entre 0,25 x D e 0,29D em relao a parededo tudo, pois nesta posio a velocidade do fluido se iguala velocidade mdia do fluido.

    Observao:

    1. O eixo axial do tubo de pitot deve ser paralelo ao eixo axial da tubulao e livre devibraes.

    2. O fluido dever estar presente em uma nica fase (lquido, gs ou vapor) e ter velocidadeentre 3 m/s a 30 m/s para gs e entre 0,1 m/s e 2,4 m/s para lquidos.

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    4.1.2 - AnnubarEste dispositivo consiste em um pequeno par de pontos de prova sensoras de pressomontadas perpendicularmente ao fluxo.

    Fig. 07 - Annubar

    Caractersticas do AnnubarA barra sensora de presso a jusante possui um orifcio que est posicionado no centro dofluxo de modo a medir a presso do fluxo a jusante. A barra sensora de presso demontante possui vrios orifcios, estes orifcios esto localizados criteriosamente ao longoda barra, de tal forma que cada um detecta a presso total de um anel. Cada um destesanis tem rea da seo transversal exatamente igual s outras reas anulares detectadaspor cada orifcio.Outra caracterstica do elemento de fluxo tipo Annubar que quando bem projetado temcapacidade para detectar todas as vazes na tubulao a qual est instalado, sendo avazo total a mdia das vazes detectadas.

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    Fig. 08 - Distribuio das tomadas de fluxo para Annubar

    4.1.3 - Tubo VenturiA lei de VENTURI, como chamada o princpio, foi formulada em 1797, como resultado dasinvestigaes de GIOVANNI BATISTA VENTURI, sobre problemas de hidrulica. Tem ela oseguinte enunciado:

    Os fluidos sob presso, na passagem atravs de tubos convergentes;ganham velocidade e perdem presso, ocorrendo o oposto em tubosdivergentes.

    Foi somente na ltima metade do sculo XIX que CLEMENS HERSHEL, um engenheirocivil americano, percebeu o valor prtico deste princpio, provou o respectivo emprego eadaptou-o na indstria.Caso seja utilizado um tubo convergente ou restrio, num conduto atravs do qual passaum fluido, a sua velocidade aumenta enquanto passa pela seo menor, j que num dadotempo a mesma quantidade do fluido passa pelo tubo, tanto na seo menor como notrecho de dimetro mais largo. Devido a velocidade maior do fluido ao passar atravs daseo estreita, possui ele mais energia potencial ou de presso que, por conseguinte, cai.Se, portanto, for feita uma derivao no tubo de dimetro maior e outra na seo quecontm a restrio e medidores de presso forem ligados s derivaes, a presso daseo, com restrio, ser menor do que a presso da seo com o dimetro maior, e adiferena da presso depende da vazo do fluido.O tubo VENTURI combina dentro de uma unidade simples uma curta garganta estreitadaentre duas sees cnicas e est usualmente instalada entre duas flanges, numa tubulaoseu propsito acelerar o fluido e temporariamente baixar sua presso esttica.So fornecidas conexes apropriadas de presso para observar a diferena nas pressesentre a entrada e a porta estreitada ou garganta.

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    A figura 09 nos mostra as principais partes que formam o tubo VENTURI.

    Fig. 09

    4.1.3.1 - Tipos de tubo VenturiOs dois tipos mais utilizados de tubo Venturi so:

    a - Clssico (longo e curto)b - Retangular

    Coneconvergente

    ConeDivergente

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    a.1 - Clssico longoO difusor aumenta progressivamente at igualar-se ao dimetro da tubulao.

    Fig. 10 - Tubo Venturi com difusor longo

    a. 2 - clssico (tipo curto)O tipo curto tem o difusor truncado.

    Fig. 11 - Tubo de Venturi com difusor curto

    b) Tipo retangularO tipo retangular utilizado em dutos de configurao retangular como os utilizados para arem caldeira a vapor.

    Fig. 12 - Tubo de Venturi tipo retangular

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    4.1.3.2 - Dimenses de um tubo VenturiA figura 13, a seguir, mostra as propores recomendadas para tubos Venturi. Pequenasvariaes destas propores podem ou no afetar apreciavelmente as medies de fluxo.Por exemplo, pequenas mudanas do ngulo de convergncia do cone de entrada desdeseu valor usual, 27 graus podemos esperar uma leve influncia no coeficiente de descarga.Uma caracterstica essencial a transio do cone para a garganta que feita por umacurva tangencial.Quando o ngulo do cone de sada exceder a 15 graus, as diferenciais resultantes somuito instveis, torna-se difcil a leitura correta nos manmetros da presso diferencial.

    Fig. 13

    4.1.3.3 - Caractersticas do tubo VENTURIO tubo VENTURI apresenta algumas vantagens em relao a outros medidores de perda decarga varivel como:

    boa preciso ( 0,75%);

    resistncia a abraso e ao acmulo de poeira ou sedimentos;

    capacidade de medio de grandes escoamentos de lquidos em grandestubulaes;

    Permite medio de vazo 60% superiores placa de orifcio nas mesmascondies de servio, porm com perda de carga de no mximo 20% do P.

    Algumas das desvantagens no tubo VENTURI:

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    custo elevado (20 vezes mais caros que uma placa de orifcio);

    dimenses grandes e incmodas;

    dificuldade de troca uma vez instalado.

    4.1.4 - O tubo de DALLEm poca mais recente foi desenvolvido um dispositivo conhecido como tubo de DALL, paraproporcionar uma recuperao de presso muito maior do que a obtida por um tuboVENTURI. Diferentemente do tubo VENTURI, que apresenta garganta paralela, o tubo deDALL desprovido de garganta, menor e mais simples. Possui um curto coneconvergncia, que comea em dimetro algo inferior dimetro de conduto.H a seguir um espao anular na garganta, seguido pelo cone divergente.O fluido ao passar pelo tubo, pode entrar pelo espao anular entre o tubo de DALL quefunciona como um revestimento interno do tubo e, este ltimo transmitindo assim, umapresso mdia, do gargalo, ao instrumento de medida atravs de uma derivao no tubo,nesse ponto.

    Fig. 14 - Tubo de DALL

    4.1.5.1 - Caracterstica do tubo de DALL Para tubulaes de dimetro pequeno o limite do nmero de REYNOLDS 50.000, para

    tubulaes com dimetros superiores, o nmero de REYBOLDS ilimitado.

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 20

    No utilizvel para fluidos contendo slidos, o qual sedimenta-se na garganta ovalada ecausa eroso no canto vivo.

    A tomada de alta presso do tubo de DALL, encontra-se localizada na entrada da parteconvergente do tubo.

    A tomada de baixa presso encontra-se localizada no final do cone convergente,gargalo, incio do cone divergente.

    A mesma disposta atravs de um anel perfurado do qual nos d a mdia das pressesmedidas.

    Fig. 15 - Ilustra os pontos onde tem-se as tomadas de alta e baixa presso no tubo de DALL

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    - Placa de OrifcioDe todos os elementos primrios inseridos em uma tubulao para gerar uma pressodiferencial e assim efetuar medio de vazo, a placa de orifcio a mais simples, de menorcusto e portanto a mais empregada.

    Consiste basicamente de uma chapametlica, perfurada de forma precisa ecalculada, a qual instaladaperpendicularmente ao eixo datubulao entre flanges. Sua espessuravaria em funo do dimetro datubulao e da presso da linha, indodesde 1/16 a 1/4.

    Fig.16 - Placa de Orifcio e Flange de Unio

    O dimetro do orifcio calculado de modo que seja o mais preciso possvel, e suasdimenses sejam suficientes para produzir mxima vazo uma presso diferencialmxima adequada. essencial que as bordas do orifcio estejam sempre perfeitas, porque, se ficarem gastas,corrodas pelo fluido, a preciso da medio ser comprometida. A placa de orifcio podeser ajustada mais convenientemente entre flanges de tubo adjacentes e pontos de tomadasde impulso feitos em lugares adequados, uma montante da placa e o outro em um ponto noqual a velocidade, devido restrio, seja mxima. Este ponto no prprio orifcio porque,devido inrcia do fluido, a rea de sua seco transversal continua a diminuir aps passaratravs do orifcio, de forma que sua velocidade mxima est a jusante do orifcio, na venacontracta. neste ponto que a presso mais baixa e a diferena de presso a maisacentuada. Outros tipos de tomadas de presso conforme veremos mais adiante, tambmso utilizadas.As placas de orifcio so costumeiramente fabricadas com ao inoxidvel, monel, lato, etc.A escolha depende da natureza do fluido a medir.

    4.1.5.1 - Tipos de orifciosa) Orifcio ConcntricoEste tipo de placa de orifcio utilizado para lquido, gases e vapor que no contenhamslidos em suspenso. Podemos ver sua representao a seguir:

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    Fig. 17 - Placa de Orifcio Concntrico

    A face de entrada dever ser polida. O ngulo de entrada do orifcio dever ser de 90 comaresta viva e totalmente isenta de rebarbas e imperfeies.

    Observao:

    Em fluido lquidos com possibilidade de vaporizao a placa deve ter um orifcio na partesuperior para permitir o arraste do vapor. Em fluidos gasosos com possibilidade deformao de condensado o furo deve ser feito na parte inferior para permitir o dreno.b) Orifcio ExcntricoEste tipo de orifcio utilizado em fluido contendo slidos em suspenso, os quais possamser retidos e acumulados na base da placa; nesses casos, o orifcio pode ser posicionadona parte baixa do tubo, para permitir que os slidos passem.

    Fig. 18 - Placa de Orifcio Excntrico

    Este tipo de orifcio usado especialmente em tubulaes horizontais.Ao contrrio do que aconteceria com a placa de orifcio concntrica, neste no teramosproblemas de acmulo de impurezas na entrada da placa.

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    Durante sua instalao o orifcio dever ser tangente inteiramente ao tubo, porm admite-seque o orifcio fique ligeiramente afastado do crculo inteiro do tubo sendo que esteafastamento no poder exceder 1/16 ou seja 1,6 mm.

    c) Orifcio SegmentalEste tipo de placa de orifcio tem a abertura para passagem do fluido disposta em forma desegmentos de crculo.A placa de orifcio segmental destinada para uso em fluidos em regime laminar e com altaporcentagem de slidos em suspenso.Existem duas maneiras para confeccionarmos orifcios segmentais.Para tubulaes pequenas o orifcio geralmente preso entre dois flanges na tubulao.

    Fig. 19 - Placa de Orifcio Segmental

    Para tubulaes grandes (superiores a 24) o orifcio segmental geralmente soldadointeiramente ao tubo.

    Fig. 20 - Placa de Orifcio Segmental para Tubulaes de > 24

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    4.1.5.2 - Tipos de Contorno do Orifcioa) Orifcio com bordo quadradoSua superfcie interna forma um ngulo de 90 com ambas as faces da placa, empregadoem tubulaes maiores que 6. No utilizada para medies de vazo de fluidos comnmero de REYNOLDS baixo.

    Fig. 21

    b) Orifcio com bordo arredondado utilizado para fluidos altamente viscosos onde o n de REYNOLDS est em torno de 300.

    Fig. 22

    c) Orifcio com bordo quadrado e face da jusante em ngulo de 45. de uso geral.

    Observao:O chanfro na face jusante serve para diminuir a turbulncia e seu ngulo pode variar a 30 a45, sendo tambm utilizado em placas espessas para que tenhamos a garganta dentrode medidas recomendveis.

    Fig. 23

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 25

    d) Orifcio com bordo quadrado com rebaixo na fase jusante. usado quando se requer uma grande preciso em uma tubulao menor que 4.

    Fig. 24

    e) Orifcio especiaisOs orifcios abaixo descritos so utilizados para medies de vazo com baixo nmero deREYNOLDS.Em medies nas quais tenhamos variaes na viscosidade temos uma consequentealterao na presso diferencial, estudos em laboratrios chegaram a determinado tipos deorifcios que permitem uma maior variao na viscosidade provocando uma pequenaalterao no coeficiente de descarga.

    Fig. 25 - Bordos Especiais

    4.1.5.3 - Tomadas de Impulso em Placas de Orifcioa) Tomas de FlangeAs tomadas de flange so de longe as mais populares. Os flanges para placas de orifcio, jso feitos com os furos das tomadas, perfurados e com rosca. Os flanges podem ser dotipo rosqueado ou soldado.

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 26

    Aps os flanges serem rosqueados ou soldados na tubulao necessrio perfurar atravsda parede do tubo usando o prprio furo da flange como modelo e acesso. Os furos devemser isentos de rebarbas e faceados com o tubo. No caso de flange tipo WELDING NECKno necessrio refurar, mas deve-se tomar o cuidado com a soldagem deste com atubulao. Eles devem estar concntricos com a tubulao, e as rebarbas de solda dentroda tubulao devem ser eliminadas para evitar distrbios na passagem do fluido os quaispoderiam causar imprecises na medio.

    Fig. 26 - Tomada de Flange

    a. 1) Vantagens da tomada de flange1. Podem ser facilmente inspecionadas, dada sua localizao prxima face do flange.2. Os flanges podem ser adquiridos prontos, dentro de normas com grandes preciso.3. As tomadas so simtricas, podendo ser utilizadas para fluxo nos dois sentidos.4. Esse tipo de tomada apresenta excelente preciso.

    a.2) Desvantagens da tomada de flange1. Os flanges utilizados so especiais, portanto so caros.2. No se recomenda o uso desse tipo de tomada para casos em que a relao entre o

    dimetro do orifcio e o dimetro da tubulao grande e em tubulaes menores que 2,devido ao fato de que a tomada de baixa presso se situa numa regio altamenteinstvel da curva de recuperao de presso.

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 27

    b) Tomadas de Vena ContractaAs tomadas de Vena Contracta permitem o uso de flanges comuns, pois so normalmenteacopladas diretamente na tubulao, podendo ser tambm soldadas ao tubo. A parede dotubo perfurada e o acabamento interno feito como descrito anteriormente. Quando asconexo so colocadas diretamente no tubo, o NIPPLE deve estar exatamenteperpendicular ao tubo e no deve penetrar no mesmo. A espessura do flange da placa deorifcio no permite que a tomada a jusante seja colocada prxima placa, em linhas depequenos dimetros. Por esta razo este tipo de tomadas so mais indicados para tubos dedimetros acima de 4 polegadas. O centro da tomada de alta presso dever estarlocalizado entre e 2D do plano de entrada da placa.O centro da tomada de baixa presso estar colocado no ponto em que a presso mnimaVena Contracta. Essa distncia depende da relao d/D.

    Fig. 27 - Grfico da tomada a jusante da Vena Contracta

    Para relaes d/D menores que 0,72 a tomada de baixa presso poder ser feita a umadistncia D/2 aps a placa com um erro desprezvel. Porm, quando tivermos tubulaescom dimetros menores que 6 a tomada de baixa presso dever ser feita no prprioflange o que poder ser um inconveniente.

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 28

    Uma das vantagens deste tipo de tomada o fato de no necessitarmos de flangesespeciais.

    Fig. 28 - Tomada de Vena Contracta

    Observao:A distncia Dv depender de , o qual determinar o ponto de Vena Contracta.

    c) Tomadas de Tubulaes (Pipe Taps)

    Fig. 29 - Tomada de tubulaes (PIPE - TAPES 2 e 8 D)

    As tomadas de tubulao (montante: 2,5 dimetro do tubo distante da placa, jusante; 8dimetro de distncia), permitem a medio direta da perda de carga permanente atual. Odiferencial menor que em outros tipos de tomada, para a mesma vazo o mesmo dimetrode orifcio.

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 29

    A rugosidade da parede a jusante pode criar uma perda de carga adicional e ocasionarerros na medio.No so necessrios flanges especiais, no podemos utilizar para fluxos bidirecionais.

    d) Tomada de Canto (CORNER TAPS)As tomadas de canto so constitudas nas flanges de placa e so usadas principalmentepara tubos abaixo de 2 polegadas de dimetro. A placa de orifcio situa-se numa reentrnciados flanges. A tomada de presso feita atravs de uma estreita passagem concntrica numanel piezomtrico entalhado na face do flange.Suas vantagens so as mesmas das tomadas nos flanges, porm so mais sujeitas aentupimentos que as tomadas de flanges.

    Fig. 30 - Tomada de canto

    e) Tomadas tipo RADIUS/TAPS simular Vena Contracta, exceto o fato da tomada de baixa presso estar situada a meiodimetro da face montante da placa de orifcio. Existem diferenas quanto preciso etambm limites referentes ao N de REYNOLDS entre elas e portanto seu uso no frequente, embora apresente a vantagem de ter sua distncia da tomada de baixa pressoindependente da relao entre os dimetros ().

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 30

    TABELA 2 - Tipos de Tomadas de Impulso para Placas de Orifcio Concntrico.

    * Depende da relao d/D.

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 31

    4.2 - Dimensionamento de Placa de Orifcioa) IntroduoOs clculos necessrios para a fabricao de uma placa de orifcio, bem como asrecomendaes gerais para a escolha adequada da sua geometria construtiva, do tipo detomada de impulsos e outras, so normalmente baseados na norma ISO 5167. Asfrmulas para o seu dimensionamento foram desenvolvidos a partir das equaes dacontinuidade e de Bernoulli, sendo feitas as devidas adequaes para atender os requisitosprticos de escoamento dos fluidos lquidos, gasosos e vapores.Para a obteno dos clculos so levados em considerao as condies de trabalho queso aquelas em que ocorre o escoamento do fluido (temperatura, presso, umidade, etc.),as condies de projeto que so adotadas teoricamente, e as condies de leitura querelaciona volume e massa a determinados valores de presso e temperatura, principalmenteem fluidos gasosos ou vapores.

    4.2.1 - Critrios empregados em projetos de elementos deprimogniosDeterminados critrios so comumente empregados nos procedimentos gerais de projetode elementos primrios de vazo. Estes critrios so baseados em consideraes prticas,seja para facilitar a interpretao da medida, seja para tornar mais racional o sistema demedio.

    4.2.1.1 - Escolha do gerador de presso diferencialA escolha adequada do gerador de presso diferencial decorre principalmente da anlisedas condies de servio no ponto de medio.Os seguintes pontos devem ser analisados:

    A - caractersticas do fluidoA1 - impurezas ou materiais em suspensoA2 - viscosidadeA3 - caracterstica erosivaA4 - possibilidade de incrustaoB - caractersticas de processoB1 - perda de carga possvelB2 - presso diferencial disponvelC - caractersticas da instalaoC1 - disponibilidade de trecho retoC2 - forma da canalizao (tamanho, forma)D - outrasD1 - preciso necessriaD2 - consideraes econmicasD3 - necessidade de instalao em carga

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 32

    Tipicamente a escolha adequada do gerador deve recair nos seguintes elementosprimrios:

    (L = lquido, V = vapor e G = gs)

    placa de orifcio concntrico LVG limposplaca de orifcio concntrico, VG, com possibilidade de condensao de com furo de dreno

    lquidosplaca de orifcio concntrico, L, com possibilidade de bolhascom furo de respiroplaca de orifcio excntrico L, com poucos slidos em suspenso

    G, com formao constante de condensaoplaca de orifcio segmental L, com materiais em suspenso (gua de adutora)

    G, com muitas poeiras (gs de alto forno)placa de orifcio de crculo L, V, G, com nmero de Reynolds baixoplaca de orifcio com entrada L, V, G, com nmero de Reynolds muito baixocnica

    placa de orifcio para pequenos L, V, G, para dimetros D < 50 mmnos dimetros

    4.2.1.2 - Escolha da presso diferencial e da relao No projeto de uma placa de orifcio, certos parmetros so interdependentes. o caso dapresso diferencial correspondente vazo mxima e da relao dos dimetros . Aescolha de uma presso diferencial alta resultar numa relao pequena e vice-versa.No desenvolvimento do projeto, geralmente adotado um determinado valor de pressodiferencial, sendo a relao calculada em consequncia.

    prtica comum visar a obteno, no fim do clculo, de um valor compreendido entre0,50 e 0,70 sendo, entretanto, permitido ultrapassar estes valores, j que as tabelasfornecem coeficientes para valores compreendidos entre 0,15 e 0,75, na maior parte doscasos.

    A limitao recomendada abaixo de = 0,70 se justifica sabendo-se que a tolerncia sobreo valor do coeficiente de descarga aumenta a partir deste valor. Quanto ao limite inferiorrecomendado de = 0,50, a justificativa que, para este valor, a rea livre j da reado tubo, o que representa uma restrio importante, supondo-se que a tubulao tenha sidocorretamente dimensionada.Em consequncia dessas limitaes recomendadas, seria possvel proceder o clculo daplaca de orifcio no sentido de se encontrar a presso diferencial, partindo de uma relao determinada, digamos igual a 0,6. Esta prtica entretanto, no recomendada, pois,considerando uma planta industrial completa com dezenas de medidores de vazo, cada

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 33

    medidor teria uma presso diferencial diferente, o que dificultaria a padronizao nacalibrao dos transmissores e, consequentemente, a manuteno da instalao.Neste sentido que, no caso de projeto de grande porte, envolvendo grande quantidade depontos de medio de vazo em fluidos e condies de operao dos mais variados, soestabelecidos critrios iniciais de presses diferenciais para placas de orifcio. Comoexemplo, a tabela a seguir fornece as presses diferenciais recomendadas em umasiderurgia.

    Fluido Presso diferencial mmH2O

    Gases em baixa presso

    Gases pressurizados

    Lquidos

    Vapor

    Resumo das presses diferenciais 50

    50

    500

    1000

    1000

    150

    150

    1000

    2500

    5000

    1000 2500

    500

    2500

    5000

    2500 5000

    claro que, procedendo de forma acima recomendada, ter-se- uma padronizao relativadas presses diferenciais, porm valores de diferentes para cada caso, de forma queplacas de orifcio para tubulaes de mesmo dimetro tero dimenses geomtricasdiferentes. A no-padronizao das placas de orifcio , entretanto, considerada umproblema menor devido pouca incidncia de manuteno que apresenta este instrumentoe facilidade na fabricao das mesmas.4.2.1.3 - Perda de carga permanenteAo passar pelo elemento primrio gerador de depresso, o fluido, tem sucessivamente umaacelerao, aumentando a velocidade at um mximo, que ocorre no plano da venacontracta, e uma desacelerao. Voltando a velocidade a ser sensivelmente igual inicial. Avariao da presso conseqente variao de velocidade mostrada na figura 31, nocaso de uma placa de orifcio.

    Fig. 31 - Variaes de presso numa linha devido placa de orifcio.

    A perda de carga permanente o nome dado ao valor da queda de presso provocada pelapresena do elemento deprimognio. Este valor geralmente expresso de forma percentualcom relao ao valor da presso diferencial medida pelo medidor de vazo.

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 34

    4.2.2 - Frmulas de ClculoEm geral, o clculo de uma placa de orifcio ou de um outro elemento deprimognio sedestina a encontrar o dimetro da restrio, partindo da vazo a ser medida, dosparmetros do fluido, das caractersticas geomtricas da tubulao ou do duto e de umapresso diferencial estimada conforme esquema a seguir:

    Dados de Entrada Valor Calculado

    Vazo mxima (QL)

    Parmetro do fluido (P, T, etc.)

    Caractersticas geomtricas (D, etc.)

    Presso diferencial (p)

    d

    Em outros casos, mais raros, o clculo pode ser feito em sentido contrrio, conforme umdos esquemas abaixo:

    Dados de Entrada Valor Calculado

    d

    Vazo mxima (QL)

    Parmetro do fluido (P, T, etc.)

    Caractersticas geomtricas (D, etc.)

    Presso diferencial (p)

    Ou ainda:

    Dados de Entrada Valor Calculado

    d

    Parmetro do fluido (P, T, etc.)

    Caractersticas geomtricas (D, etc.)

    Presso diferencial (p)

    Vazo mxima (QL)

  • __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 35

    4.2.2.1 - Frmulas de clculo para lquido

    Onde:N = 0,012522 - Nmero para adequao de unidadeQL = m3/h - vazo mxima de leituraL = kgf/m3 - peso especficoD = mm - dimetro da linhaP = mmH2O - valor da presso diferencial correspondente ao mximo valor do

    transmissor.Quando a densidade relativa utilizada na frmula esta passa a ser:

    Onde:N = 0,0003962 = adimensional (densidade relativa)QL = m3/h D = mmP = mmH2O

    Para o nmero de Reynolds, podem ser empregados as seguintes equaes:

    Onde:QUL = m3/hL = kgf/m3

    = cstD = mm

    CE . 2 = pPFaDNQ LL

    .... 2.

    C . E . 2 = pPFaDNQ LL

    .... 2.

    RDU = pD

    xxQ LUL

    ..

    400.353

  • __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 36

    ou

    Onde:

    L = adimensional

    p = Centipoise

    4.2.2.2 - Frmulas de clculo para gsa) Vazo em volume

    Onde:N = 0,012522

    b) Vazo em volume

    Onde:N = 0,00067748

    c) Vazo em peso

    Onde:N = 0,012522Qg = kgf/h - vazo em pesoQP = m3/h - vazo na condio de projeto

    C . E . 2 = Q P T

    N D P T Fa F F PL L P

    P L S U

    . . .. . . . . . . .

    2

    C . E . 2 = PpFaDNQu

    ..... 2

    RDU = pD

    xxQ LUL

    ..

    400.353

    C . E . 2 = PFaDNpQP

    ....

    .2

  • __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 37

    QL = m3/h - vazo na condio de leiturap = kgf/m2 - peso especfico, condio de projetoD = mm - dimetro da tubulaoFa - fator de dilatao trmica - fator de expanso isentrpicaP = mmH2O a 4C - presso diferencialPL; p = kgf/m2A - presso do fluidoTL; p = K - temperatura do fluido - densidade relativaFs - fator de supercompressibilidadeFa - fator de unidade

    O n de Reynolds deve ser calculado por uma das seguintes equaes:

    ou

    Onde:QUL = m3/hQgu = kgf/hD = mmPL; PL; PP; Pp = kgf/cm2

    gp = kgf/m.sTL = K

    4.2.2.3 - Frmulas de clculo para vapor

    Onde:N = 0,012522 para Qg em kgf/hN = 12522 x 10-6 para Qg em ton/hQg = kgf/h ou ton/h - vazo em pesoD = mm

    p = kgf/m3

    F - fator de vapor saturado

    C . E . 2 = PFpFaDNgQ

    .......

    2

    RDU = pgDZTPP

    PPPPPQ

    LLpP

    ppPLLUL

    ...)..(

    ).622,0)(.[().(83,120

    RDU = 0 3537,

    .Qgu

    D g p

  • __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 38

    O n de Reynold dever ser calculado pela sequinte equao:

    Onde:Qgu = ton/hD = mmgp = kgf/m.s

    4.2.3 - Exemplos de clculo de placa de orifcio

    a) Calcular uma placa de orifcio para trabalhar nas seguintes condies:Fludo: leoVazo mxima (QL): 90m3/hP: 2500 mmH2O a 0CDimetro: 102,3 mmTemperatura de leitura: 0CTemperatura de projeto: 40CPeso especfico a 0C (L): 835 kgf/m3

    Peso especfico a 40C(p): 817 kgf/m3

    Fator dilatao trmica: 1,001Viscosidade absoluta (p): 3 cpTipo de tomada: flangeTipo de placa: concntrica

    Soluo:

    Clculo do n Reynolds

    C . E . 2 = pPFaDNQ LL

    .... 2.

    RDU = 3537, .

    .Qgu

    D g p

    C . E . 2 = 90 835

    0 012522 10 465 1001 2500 817

    .

    , . . . , . .

    C . E . 2 = 0,40087

  • __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 39

    Na tabela de coeficientes de vazo (C. E . 2) para tomadas em flange temos para D =4,026 (102,3 mm):

    C . E . 2 Af0,74 0,392692 1368,220,75 0,407930 1437,53

    Por interpolao = 0,74526Af = 1404,67

    Correo do coeficiente de vazo

    C . E . 2 = C . E . 2

    31

    0 40087

    1 1404 6760 6 10

    0 38868+

    =+

    =AfRD

    ,,

    , .

    ,

    Implementando entre = 0,73 e = 0,74, temos:

    = 0 38868 0 3782530 392692 0 278253

    0 01 0 73 0 73722, ,, ,

    , , ,

    + =x

    e d = D . = 102,3 x 0,73722

    d = 75,42 mm

    RDU = pD

    xxQ LUL

    .

    400.353

    RDU = 353400 0 7

    999 08102 3 3

    . .( , . ).,

    , .

    QL LL

    RDU = 9,306836,0.90.7,0.400.353

    RDU = 60,6 x 103

  • __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 40

    4.3 - Transmissor de Vazo por Presso DiferencialOs transmissores de vazo por presso diferencial se baseiam nos mesmos princpiosfsicos utilizados na tecnologia de medio de presso. Assim, so utilizados os tipospiezoeltrico; strain-gauge, clula capacitiva, etc..., para medir a presso diferencial impostapor um elemento deprimogenio cuidadosamente calculado para permitir a obteno da faixade vazo que passa por um duto, conforme j visto em tpicos anteriores. Como a pressodiferencial relativamente baixa, as faixas de medio destes transmissores so expressasnormalmente em mmH2O, kPa ou polegada de gua.

    4.4 - Extrator de Raiz QuadradaUma das maneiras mais utilizadas para se medir a vazo de um fluido qualquer em umprocesso industrial aproveitar-se da relao entre vazo e presso deste fluido. Para isto,so utilizados elementos deprimognios, tais como placas de orifcio, que atuam comoelementos primrios e possibilitam efetuar a medio de uma presso diferencial que correspondente vazo que passa por ele. Porm, essa relao no linear e simquadrtica. Desta forma so utilizadas unidades aritmticas denominadas Extrator de RaizQuadrada cuja funo a de permitir que valores medidos pelos transmissor representem avazo medida. Esta funo, extrator de raiz, pode estar incorporada ao transmissor, estarseparada como um instrumento ou at mesmo ser uma funo executada via software emsistema de controle, em um controlador digital ou at mesmo em um controlador lgicoprogramvel.4.4.1 - Curva terica de um Extrator de RaizPercentualmente a curva terica sada/entrada de tais acessrios representada pela Fig.32.As sadas (S) correspondentes s entradas (E) de 1; 4; 9; 25; 36; 49; 64; 81 e 100% sorespectivamente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 e 100%, onde:

    S% = 100 E%100

    Fig. 32 - Curva terica de extrao de raiz quadrada

  • __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 41

    Qualquer que seja a tecnologia utilizada, o extrator de raiz quadrada ser basicamente umamplificador de ganho varivel, com ganho extremamente alto para baixos valores do sinalde entrada e ganhos baixos para altos valores do sinal de entrada.

    4.4.2 - Frmulas de clculos tericos para o extratora) Valores tericos de entrada percentual em funo da sada:

    E (%) = S x(%)100

    1002

    b) Valores tericos de sada percentual em funo da entrada:

    S(%) = E x(%)100

    100

    c) Valores tericos de sada em tenso em funo da entrada:

    Vo = 4 1 1( )VI +

    4.4.3 - Ponto de corteEste ajuste consiste em se estabelecer um ponto inicial a partir do qual o sinal recebido peloextrator enviado para os instrumentos de recepo (controlador, registrador, etc...). Ele necessrio devido ao alto ganho do extrator no incio de sua faixa de trabalho e instabilidade dos sinais medidos pelo transmissor em baixos P, o que resultaria emregistro, totalizaes ou controles inadequados e inconfiveis.Para efeito de calibrao de extratores de raiz quadrada fisicamente constitudos pode-seusar a seguinte equao:

    4.6 - Integrador de VazoAs medies de vazo quase sempre tem por objetivo tambm apurar o consumo ao longode um tempo pr-estabelecido de um determinado fluido usado em um processo detransformao industrial qualquer. Isto importante pois sua quantificao permite levantarcustos para conhecer gastos e efetuar cobranas de fornecimento.Para conhecer esse consumo feito a integrao dos valores instantneos de vazo edesta forma obtido, aps um perodo determinado, o total consumido. Essa operao feita por um instrumento denominado integrador de sinal.

    Vo = [(Vmax - Vmin) x %corte

    100] + 1

  • __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 42

    5 - MEDIO DE VAZO POR REA VARIVELRotmetro so medidores de vazo por rea varivel nos quais um flutuador varia suaposio dentro de um tubo cnico, proporcionalmente vazo do fluido.Basicamente um rotmetro consiste de duas partes:1) Um tubo de vidro de formato cnico que colocado verticalmente na tubulao, em que

    passar o fluido a ser medido e cuja extremidade maior fica voltada para cima.2) No interior do tubo cnico, um flutuador que se mover verticalmente, em funo da

    vazo medida.

    Fig. 33 - Rotmetro

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 43

    5.1 - Princpios Bsicos do RotmetroO fluido passa atravs no tubo da base para o topo. Quando no h vazo o flutuadorpermanece na base do tubo e seu dimetro maior usualmente selecionado de tal maneiraque o bloqueia a pequena extremidade do tubo, quase que completamente. Quando avazo comea e o fluido atinge o flutuador, o empuxo torna o flutuador mais leve, pormcomo o flutuador tem uma densidade maior que a do fluido, o empuxo no suficiente paralevantar o flutuador.Com a vazo, surge tambm uma fora de atrito, entre o fluido e o flutuador, que tende aleva-lo para cima, a chamaremos de fora de arraste. Quando a vazo atinge um valor quefaa a fora de arraste ser maior que a fora peso do flutuador, este comear a subir. Se otubo fosse paralelo o flutuador subiria at o topo; mas sendo cnico a fora de arrastediminui a medida que o flutuador sobe at estabilizar em uma nova posio(pois aumenta area disponvel para a passagem do fluido).Qualquer aumento na vazo movimenta o flutuador para a parte superior do tubo de vidro ea diminuio causa uma queda a um nvel mais baixo. Cada posio sua corresponde a umvalor determinado de vazo e somente um. somente necessrio colocar uma escalacalibrada na parte externa do tubo e a vazo poder ser determinada pela observaodireta da posio do flutuador.

    5.2 - Condies de EquilbrioAs foras que atuam no flutuador esto representadas na figura a seguir.

    Fig. 34 - Condies de equilbrio

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 44

    Para as condies de equilbrio empregamos as seguintes equaes:W = vf . fF = vf . 1

    E = cd . 1 . Af . Vg

    2

    2

    Em que:W = peso do flutuadorvf = volume do flutuadorf = peso especfico do flutuador! = peso especfico do fluidoF = fora de arraste do fluido sobre o flutuadorE = fora de empuxo do fluido sobre o flutuadorCd = coeficiente de arraste do fluido sobre o flutuadorV = velocidade do fluidoAf = rea da seo do flutuadorAw = seo interior do tubo (livre)

    Resolvendo as equaes anteriores, temos:

    V = 2 11

    g vf fcd Af

    ( ). .

    O valor Cd depende da viscosidade do fluido e da aerodinmica do flutuador. Por

    convenincia incorporamos o termo 1Cd

    a este coeficiente de descarga passando a

    expresso anterior para:

    V = Cd . 2 11

    g vf fAf

    ( ).

    Como a vazo igual a:

    Q = V . Aw

    Sendo Aw = seo interna do tubo resulta:Vazo em volume

    Qv = Cd . Aw 2 11

    g vf fAf

    . ( ).

    F + E = W

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 45

    Ou em medidas de peso

    Qw = cd Aw 2 11

    g vf fAf

    . ( ).

    Esta frmula permite determinar a vazo do fluido que passa atravs de um rotmetroconhecido.5.3 - Tipos de FlutuadoresOs flutuadores podem ter vrios perfis de construo. Na figura a seguir, podemos ver ostipos mais utilizados.

    Fig. 35 - Tipos de flutuadores

    1 - EsfricoPara baixas vazes, e pouca preciso, sofre uma influncia considervel da viscosidade dofluido.

    2 - Cilindro com bordo planaPara vazes medias e elevadas sofre uma influncia mdia da viscosidade do fluido.

    3 - Cilindro com bordo saliente de face inclinada para o fluxoSofre menor influncia da viscosidade do fluido.

    4 - Cilindro com bordo saliente contra o fluxoSofre a mnima influncia da viscosidade do fluido

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    5.4 - Ponto de Leitura em Funo do Formato do FlutuadorDependendo do formato do flutuador temos um determinado ponto no qual devemosrealizar a leitura.

    Fig. 36 - Ponto de leitura em funo do formato do flutuador

    5.5 - Material FlutuadorO material mais empregado nos flutuadores o ao inoxidvel 316, sendo no entanto quena indstria para satisfazer exigncias de resistncia, corroso, etc., se utilizam outrosmateriais tambm.As tabelas a seguir mostram os pesos especficos de diversos materiais empregados emflutuadores.Veja a tabela a seguir:a) Materiais utilizados em flutuadores e seus pesos especficos

    g/cm3 g/cm3

    Alumnio 2,72 Inox 8,04

    Bronze 8,78 Hastelloy B 9,24

    Durimet 8,02 Hastelloy C 8,94

    Monel 8,84 Chumbo 11,38

    Nquel 8,91 Tantalo 16,60

    Borracha 1,20 Teflon 2,20

    Inox 303 7,92 Titnio 4,50

    b) Materiais utilizados em flutuadores esfricosg/cm3 g/cm3

    Vidro de Borosilicato 2,20 Inox 316 8,04

    Alumnio 2,72 Monel 8,64

    Safira 4,03 Carboloy 14,95

    Inox 304 7,92 Tantalo 16,60

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    5.6 - Perda de Carga no FlutuadorA perda de carga no rotmetro constante em todo o percurso do flutuador e pode serdeterminada a partir da expresso seguinte:

    p = Wf vfAf

    . 1

    Em que:Wf = peso do flutuadorvf = volume do flutuador

    1 = peso especfico do flutuadorAf = rea transversal mxima

    5.7 - InstalaoOs rotmetros so montados verticalmente na tubulao do fluido, cuja vazo se desejamedir, e de maneira tal que o fluido seja dirigido de baixo para cima. Ele pode ser colocadodiretamente na tubulao ou em derivao como indicado na figura 37 e que se consideracomo ideal.Nela o rotmetro instalado numa linha de by-pass e um sistema de vlvulas utilizadode tal forma que garanta o funcionamento do processo mesmo que o rotmetro tenha queser retirado para limpeza ou manuteno.

    Fig. 37 - Rotmetro instalado em linha

    6 - MEDIDORES DE VAZO TIPO DESLOCAMENTO POSITIVO

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    6.1 - Disco NutanteEste tipo de medidor utilizado principalmente para medidores de vazo de gua, sendoutilizado principalmente em resistncias. O lquido entra no medidor atravs da conexo deentrada, passa por um filtro indo ao topo da carcaa principal. O fluido ento se movimentapara baixo, atravs da cmara de medio, indo at a base do medidor e da a conexo dasada do medidor.

    Fig. 38 - Disco Nutante

    Fig. 39 - Estgios de operao do medidor de vazo tipo Disco Nutante

    O movimento do disco controlado de tal forma que quando o lquido entra na cmara demedio, impele o pisto de medio o qual efetua um movimento de nutao completa em

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    cada rotao. Estes movimentos so transmitidos por um conjunto de engrenagens ouacoplamento magntico ao indicador.

    6.2 - Medidores RotativosEste tipo de medidor de vazo aciona propulsores (rotores) internos. Sendo que suavelocidade de rotao ser em funo da velocidade do fluido atravs da cmara demedio.3 tipos bsicos podem ser destacados:a) Rotores de lbulosb) Palhetas corrediasc) Palhetas RetratilOs rotores lobulares so os mais utilizados para medies de vazes de gases. Estesdispositivos possuem dois rotores com movimentos opostos com a posio relativamentefixa internamente, a uma estrutura cilndrica.

    Fig. 40 - Medidor para gs com 2 lbulos dedeslocamento rotativo

    A cmara de medio formada pela parede do cilindro e a superfcie da metade do rotor.Estando o rotor na posio vertical em determinado volume de gs ficar retido nocompartimento de medio. Como o rotor gira devido a pequena diferena de presso entrea entrada e sada, o volume medido do gs descarregado na base do medidor.Esta ao sucede-se 4 vezes em uma movimentao completa com os rotores emdeslocamentos opostos e a uma velocidade proporcional ao volume do gs deslocado.No medidor por palhetas existem muitas variedades. Palhetas podem ser movidasradicalmente (corredio) conforme a superfcie de uma came ou so articuladas como notipo retrtil.

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    Fig. 41 - Medidor rotativo de palhetas corredias

    Fig. 42 - Medidor rotativo de palheta retrtil

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    7 - MEDIDORES DE VAZO POR IMPACTO DO FLUIDO7.1 - Medidor Tipo TurbinaUm medidor de vazo tipo turbina, conforme a figura a seguir, consiste basicamente de umrotor provido de palhetas, suspenso numa corrente de fluido com seu eixo de rotaoparalelo a direo do fluxo. O rotor acionado pela passagem de fluido sobre as palhetasem ngulo; a velocidade angular do rotor proporcional velocidade do fluido que, por suavez, proporcional vazo do volume. Uma bobina sensora na parte externa do corpo domedidor, detecta o movimento do rotor.

    Esta bobina alimentada, produzindo um campo magntico. Como as palhetas do rotor sofeitas de material ferroso, medida que cada palheta passa em frente bobina corta ocampo magntico e produz um pulso. O sinal de sada uma seqncia de pulsos detenso, em que cada pulso representa um pequeno volume determinado de lquido. O sinaldetectado linear com a vazo. Unidades eletrnicas associadas permitem indicar a vazounitria ou o volume totalizado, podendo efetuar a correo automtica da temperatura e/oupresso e outras funes.Embora a teoria bsica de um medidor a turbina seja muito simples, o projeto detalhado muito trabalhoso e complexo, o desempenho final depende de numerosos fatores, taiscomo: ngulo da palheta, o tipo de mancais, o nmero de palhetas, bem como a usinageme montagem dentro das tolerncias rgidas.

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    Um medidor de turbina corretamente projetado e fabricado tem uma elevada preciso numafaixa de vazo superior a 10:1 e excelente repetibilidade. Ademais, pequeno e leve (emrelao ao tubo) e tem alta capacidade de vazo para um dado tamanho de medidor. Ainstalao de um medidor de turbina uma operao mais simples. Por conseguinte, osmedidores de turbina so amplamente usados em medies de transferncia com fins defaturamento para produtos, tais como: leo cru, petrleo bruto, gs....Um medidor de turbina uma unidade verstil: possui uma faixa de presso e temperaturamuito ampla., e uma vez que o mesmo fabricado em ao inoxidvel, compatvel comuma ampla faixa de fluidos. Estes, todavia, devem ser relativamente limpos, no ter altaviscosidade e a vazo deve ser em regime laminar.

    Linearizadores de fluidosPara estes medidores muito importante a linearizao da vazo, acima temos dois

    exemplos de linearizadores que so instalados dentro da tubulao.

    a) Fator do MedidorO nmero de pulsos por unidades de volume denominado Fator do Medidor.

    Fator de medidor = n de pulsosvolume

    o

    Como exemplo podemos citar:Se uma turbina gera 15.000 pulsos quando tivermos escoando pela mesma 3,0 m3 de umproduto qualquer, seu fator ser:

    Fator de medidor = 15 0003 0.,

    = 5.000 pulsos/m3

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    8 - MEDIDORES ESPECIAISOs medidores de vazo tradicionais apresentam algumas limitaes como: seus sensoresprimrios precisam ser submersos no fluxo a ser controlado, estas caractersticas tem adesvantagem de produzir perda de presso na linha como tambm o acmulo de partculasou impurezas no sensor, proporcionando resultados incertos de medio. Os medidores devazo do tipo especial objetivam superar exatamente essas limitaes.

    8.1 - Medidor de Vazo por EletromagnetismoO princpio de medio baseado na lei de Faraday que diz que:

    Quando um condutor se move dentro de um campo magntico, produzida uma fora eletromotriz (f.e.m.) proporcional a suavelocidade.

    Vamos supor que ns temos um campo magntico, com densidade de fluxo magntico iguala B (gauss), aplicado a uma seo de uma tubulao com dimetro D (cm).Se a velocidade mdia do fluido que passa pela tubulao igual a V (cm/seg), quandocolocamos um par de eletrodos em uma posio perpendicular ao fluxo magntico, teremosuma fora eletromotriz E(V) induzida nestes eletrodos, e a sua amplitude dada por:

    E = B . D . VA figura ilustra a disposio fsica dos componentes do medidor em uma tubulao.

    Fig. 44 - Medidor de vazo eletromagntico

    B ! Densidade do fluxo magntico [ weber/m2]D ! Distncia entre os eletrdos [m]V ! Velocidade do fluxo [m/s]E ! Tenso induzida [Volts]

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 54

    Como ns sabemos a vazo (Q) de um fluido em um tubo dada por:

    Q = 4

    . D2 . V

    Tirando o valor da velocidade (V) da equao acima e substituindo na equao anterior.Teremos a vazo (Q) dada em funo da densidade de fluxo magntico (B), foraeletromotriz induzida (E) e o dimetro da tubulao.

    Q = 4

    . EB

    . D

    Como podemos observar pela equao, variaes na densidade de fluxo magntico (B)provoca erro direto no valor de vazo (Q).A influncia das variaes de (B) no sinal de vazo (Q) eliminada pelo transmissor, quetambm amplifica o microsinal que vem do detector de modo que esse sinal possa operaros instrumentos de recepo.O medidor de vazo eletromagntico utiliza um campo magntico com forma de ondaquadrada em baixa freqncia, e l o sinal de vazo quando o fluxo magntico estcompletamente saturado fazendo com que no ocorra influncia no sinal devido aflutuaes de corrente.Todos os detectores so ajustados de maneira que a relao da tenso induzida (E) peladensidade de fluxo magntico (B) seja mantida em um valor proporcional, somente velocidade mdia do fluxo, independente do dimetro, alimentao e freqncia.Observaes:

    1 - de suma importncia que a parede interna da tubulao no conduza eletricidade eque a parte do tubo ocupada pelo volume definido pelas bobinas no provoque distoresno campo magntico.

    2 - As medies por meio de instrumentos magnticos so independentes de propriedadesdo fluido, tais como a densidade, a viscosidade, a presso, a temperatura ou mesmo o teorde slidos.

    3 - Que o fluxo a ser medido seja condutor de eletricidade.

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    Fig. 45 - Princpio de funcionamento de medidor magntico de vazo

    Fig. 46

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    8.2 - Medidor de Vazo por Ultra-somA tcnica de medio de vazo por ultra-som vem adquirindo crescente importncia para amedio industrial de vazo de fluidos em tubulaes fechadas. Como a medio de vazoultra-som feita, geralmente, sem contato com o fluido no h criao de turbulncia ouperda de carga, que era causada pelos medidores de vazo como placas de orifcio, entreoutros. Alm disso, possibilita a medio de vazo de fluidos altamente corrosivos, lquidosno condutores, lquidos viscosos .Alm das vantagens j mencionadas, os medidores de vazo ultrasnicos possuem ainda:

    Preciso relativamente elevada (0,5% no fim da escala)

    Maior extenso da faixa de medio com sada linear.

    Apresentam garantia elevada, pois no possuem peas mveis em contato com ofluido no sendo sujeitas a desgaste mecnico.

    Possibilita medio em tubos com dimetros que vo de 1 a 60 polegadas.

    A medio essencialmente independente da temperatura, da densidade, daviscosidade e da presso do fluido.

    Entre as desvantagens podemos citar:

    Custo elevado na aplicao em tubos de pequenos dimetros.

    Tipos de medidoresBasicamente os medidores de vazo por ultra-som podem ser divididos em dois tiposprincipais.

    Medidores a efeito DOPPLER

    Medidores por tempo de passagem

    Princpio de FuncionamentoO medidor de vazo ultra-snico se fundamenta no princpio da propagao de som numlquido. A noo que os pulsos de presso sonora se propagam na gua velocidade dosom, vem desde os dias do primeiro desenvolvimento do sonar.Num medidor de vazo, os pulsos sonoros so gerados, em geral, por um transdutorpiezoeltrico que transforma um sinal eltrico em vibrao, que transmitida no lquidocomo um trem de pulsos.Quando um pulso ultra-snico dirigido a jusante, sua velocidade adicionada velocidadeda corrente. Quando um pulso dirigido montante, a velocidade do impulso no lquido desacelerada pela velocidade da corrente.Baseado nessas informaes possvel determinar a vazo de fluidos por ultra-som.Vejamos a seguir o princpio de funcionamento dos dois tipos de medidores mencionados.

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    a) Medio por tempo de passagemEstes medidores no so adequados para medir fluidos que contm partculas.Seu funcionamento se baseia na medio da diferena de velocidade de propagao dospulsos ultra-snicos, quando aplicados a jusante ou a montante. Essa diferena develocidade acarreta uma diferena de tempo na passagem dos dois sentidos. A diferenados tempos de passagem proporcional velocidade do fluxo e tambm vazo,conhecida a geometria do fluxo. Por esta razo, instalam-se sobre uma tubulao duasunidades transmissoras/receptoras de ultra som (unidades 1 e 2 da figura 47) de tal formaque a sua linha de ligao, de comprimento L, forme um ngulo com o vetor develocidade de fluxo no tubo (admite-se que a velocidade mdia de fluxo seja V).

    Fig. 47 - Princpio da medio ultra-snica por tempo de passagem

    O tempo de passagem de um sinal ultra-snico de 2 para 1 no sentido da corrente (ajusante) de:

    T21 = L

    co V+ . cos

    No sentido de contracorrente (a montante), o pulso acstico necessita de um tempo maiorde passagem, ou seja:

    T12 = L

    co V . cos

    Onde:Co = velocidade do som no fluido medidoL = comprimento do feixe medidor

    = ngulo de inclinao do feixe medidor em relao ao vetor de VV = velocidade mdia do fluido.

    A diferena dos tempos de passagem T (T = T12 - T21) proporcional velocidade dofluxo V bem como velocidade do som (Co) no fluido. Sendo possvel determinar oucompensar a velocidade do som Co por outros meios. A diferena do tempo de passagemT fica sendo diretamente proporcional velocidade de fluxo V, e consequentemente avazo QV, desde que os dados geomtricos do tubo sejam conhecidos. Na prtica,

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    entretanto, para conseguirmos preciso de medidas da ordem de 1% seria necessriocircuitos com velocidade de processamento de sinais muito alta.Devido a isso foram desenvolvidos processos que permitem detectar a diferena do tempode passagem T com a alta preciso exigida. So eles:

    processo de freqncia de repetio de impulso

    medio direta por tempo de passagemVejamos rapidamente como funcionam estes 2 processos:a) Processo de Freqncia de repetio de impulsoEste mtodo, que foi o primeiro a ser aplicado para medio ultra-snica de vazo, consisteno seguinte:

    primeiramente um pulso de ultra-som emitido do cabeote 2, para o cabeote 1.O cabeote 1 acusa o recebimento do sinal e desta forma obtm-se a freqnciaF2 da emisso do pulso com a durao peridica de 1/T21.

    Assim que o pulso de ultra-som atinge o cabeote 1, este, atravs de um pulso dedisparo emite novo pulso em direo oposta. Desta forma obtm-se a freqnciaF1 da reflexo do pulso com durao peridica de 1/T12.

    De posse dos dois valores de freqncia podemos determinar a variao entre elas.

    F = F2 - F1 = 1 121 12T T

    F = Co VL

    Co VL

    + . cos . cos

    F = 2 . (cos ) . VL

    = K . V

    Onde:

    K = 2 . (cos )L

    que uma constante do medidor

    Neste mtodo, portanto, a medio de cada um dos tempos de passagem transformadaem uma medio de diferena de freqncia que, no ponto de vista tcnico, ofereceinicialmente maior facilidade de processamento. A diferena de freqncia F linearmenteproporcional velocidade do fluxo na tubulao e, com isso, diretamente proporcional avazo, no dependendo mais da velocidade do som (Co) no fluido medido.

    b) Medio direta de tempo de passagem

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    Tambm neste sistema o primeiro passo a emisso de um sinal de ultra-som do cabeote2 para o cabeote 1 e a consequente medio do tempo de passagem T21. Assim que essepulso captado pelo receptor 1, ocorre a emisso de um sinal no sentido contrrio, docabeote 1 para o 2, sendo ento medido o tempo de passagem T12, e assim por diante.A figura 48 ilustra os dois tempos de propagao:

    Fig. 48 - Princpio da medio direta por tempo de passagem

    Desta forma tem-se que:

    T = T21 - T12 = 2

    2 2 2

    . . cos

    . cos

    L V

    Co V

    +

    Como o valor de Co para fluido de aproximadamente 10.000 m/s, o termo V2 cos2 pode ser desprezado em relao a Co2. Logo, temos que:

    T = 2 2. . cosL V

    Co

    Por outro lado, no caso de V = 0 m/s, tem-se que:

    T21 + T12 = LCo

    LCo

    LCo

    + = 2

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    Logo:

    Co = - 221 12

    LT T+

    Substituindo Co na equao, temos:

    T = 2

    1221

    2

    cos..2

    +

    TTL

    VL T = V . 21221 )(.2

    cos TTL

    +

    Ou ento:

    V = K . TT T( )21 12+

    Sendo:

    K = 2Lcos

    = constante do medidor

    Assim sendo, podemos verificar que o tempo de passagem direta e linearmenteproporcional apenas velocidade do fluxo, tornando-se independente da velocidade do som(Co) no fluido medido.Os medidores de vazo que operam pelo processo de tempo de passagem, podem serutilizados em tubulaes com dimetros nominais de 25 a 3.000 mm.b) Medidores a efeito DOPPLERA freqncia de uma onda sofre alteraes quando existe movimento relativo entre a fonteemissora e um receptor. A variao da freqncia em funo da velocidade chamada deefeito DOPPLER.Quando uma partcula refletora se movimenta em relao a um receptor igualmenteestacionrio. A variao da freqncia proporcional a velocidade relativa entre emissor e oreceptor, ou seja, entre a partcula refletora e o receptor (figura 49).

    Fig. 49 - Princpio da medio Doppler

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 61

    Embora primeira vista parea um tanto complicado, o efeito DOPPLER encontra mltiplasaplicaes na vida diria. O controle de trfego por radar, por exemplo, utiliza este efeito,servindo o veculo como refletor. O deslocamento de freqncia entre o sinal emitido erefletido proporcional velocidade do veculo verificado. Este processo pode servirigualmente para a medio da velocidade mdia do fluxo e, consequentemente, da vazoem uma tubulao, desde que o fluido a medir contenha partculas refletoras em quantidadesuficiente, tais como slidos ou bolhas de gs, e desde que a distribuio destas partculasdentro do fluido permitir concluses quanto velocidade mdia do fluxo.Vejamos agora, como feita esta medio. O emissor e o receptor de ultra-som acham-sealojados lado a lado, dentro de um cabeote medidor. O sinal de medio com freqncia eamplitude constantes, transmitido do emissor para o vetor V, da velocidade do fluxo, nongulo . A posio do emissor e do receptor ajustado de tal forma que suascaractersticas direcionais formem um ngulo .

    Quando o sinal emitido incide numa partcula conduzida pelo fluxo, a reflexo faz suafreqncia alterar-se em:

    F = 2 fo . cosCo

    . V

    Onde:fo = freqncia de emisso

    = ngulo de entrada do feixeCo = velocidade do som no fluido medidoV = velocidade mdia do fluxo

    Desta forma temos que a variao de freqncia F diretamente proporcional avelocidade do fluido e consequentemente vazo.A utilizao do mtodo de medio por efeito DOPPLER implica em uma concentraomnima de 5% de partculas refletoras ou bolhas de ar dentro da corrente do fluido.Alteraes na concentrao de partculas no exercem influncia sobre o resultado damedio.

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    8.3 Medidores tipo VORTEXO efeito vortex pode ser observado no vibrar de fios ou cordas ao vento, ou ainda

    em uma bandeira que tremula. Os vortex gerados repetem-se num tempo inversamenteproporcional vazo.

    Transmissor de vazo Vortex

    Nas aplicaes industriais pode-se medir a vazo de gases , lquidos incorporandoao obstculo reto sensores que percebam as ondas dos vortex e gerem um sinal emfreqncia proporcional vazo.

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 63

    8.4 Medio de Vazo em Canal AbertoA maior parte das instalaes para medio de vazo implicam medies de vazo defluidos que circulam atravs de tubulaes fechadas, porm existe um nmero deaplicaes cada vez maior, que precisam a medio de vazo de gua atravs de canaisabertos.A medio de vazo em canais abertos, est intimamente associada aos sistemashidrulicos, de irrigao, tratamento de esgotos e resduos industriais, processos industriais,etc. Em muitos casos, essa medio se depara com problemas, tais como: lquidoscorrosivos, viscosos, extremamente sujos, espumas, etc. Estas condies podero fornecerinformaes errneas, com a utilizao dos antigos sistemas mecnicos de medidores devazo.Devido a necessidade imperiosa de melhor controle na poluio dos rios, esgotos, etc., osseguintes fatores passaram a ser crticos na escolha de um sistema de vazo:1. Preciso2. Baixos custos de manutenoA medio de vazo em canais abertos necessitam de um elemento primrio que atuediretamente no lquido sob medio e produza uma altura de lquido varivel, que medidapor um instrumento de nvel. Assim sendo, conhecida a rea de passagem do fluido(determinada pelo perfil do dique) a altura do lquido sobre o bordo inferior do dique, transformada em unidades de peso ou volume, segundo o requerido.

    Os sistemas clssicos, utilizam bias, transmissores de presso, capacitncia,borbulhadores, ultra-som, etc. Todos esses sistemas, apesar de apresentarem vantagens,perdem muito em preciso quando os lquidos medidos no so perfeitamente uniformes elimpos.

    O sistema baseado na admitncia dos lquidos, supera todos os inconvenientes acimaindicados. Para operao, basta simplesmente fixar em uma calha, ou parede onde semede a vazo, um elemento sensor.Este, interliga-se por fios a um sistema eletrnico remoto.O elemento primrio mais utilizado a calha Parshall cuja faixa de medio varia de 0 a2.000 m3/min.A figura 50, mostra o desenho construtivo de uma calha Parshall cujas dimenses sopadronizadas a partir do tamanho da garganta (W) e encontrada em tabelas.

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 64

    Vista superior e vista lateral

    Tabela - Dimenses de calha Parshall em polegada.

    W A B C D E F G K N T R Peso Tolerancia W

    3

    6

    9

    12

    18

    24

    36

    48

    60

    72

    84

    86

    120

    18 3/8

    24 7/16

    34 5/8

    54

    57

    60

    66

    72

    78

    84

    90

    96

    ___

    18

    24

    34

    53

    56

    59

    64

    70 5/8

    76

    82 3/8

    88

    94 1/8

    168

    7

    15

    15

    24

    30

    36

    48

    60

    72

    84

    96

    108

    144

    10 1/8

    15 5/8

    22 5/8

    33

    40 3/8

    47

    61 7/8

    76

    90 5/8

    105

    1193/8

    133

    187

    24

    24

    30

    36

    36

    36

    36

    36

    36

    36

    36

    36

    48

    6

    12

    12

    24

    24

    24

    24

    24

    24

    24

    24

    24

    36

    12

    24

    18

    36

    36

    36

    36

    36

    36

    36

    36

    36

    72

    1

    3

    3

    3

    3

    3

    3

    3

    3

    3

    3

    3

    6

    2

    4

    4

    9

    9

    9

    9

    9

    9

    9

    9

    9

    13

    3/16

    3/8

    3/8

    3/8

    3/8

    3/8

    1

    1

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    85

    110

    175

    270

    480

    690

    880

    1100

    1500

    1800

    2000

    2100

    3800

    1/64

    1/32

    1/16

    1/16

    1/16

    3/32

    3/32

    3/32

    3/32

    3/32

    3/32

    3/32

    3/32

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 65

    8.5 Medidor tipo Coriolis

    Este medidor de vazo utiliza um fenmeno fsico que envolve a inrcia e a aceleraocentrpeta.

    A vazo de uma tubulao dividida em duas por dois tubos paralelos que possuemforma de U , e ao fim destes tubos a vazo volta a ser conduzida por um nico tubo.

    Prximo da parte inferior de cada U existem eletroims que fazem os dois tubososcilarem em suas frequncias naturais de vibrao e cuja a amplitude no ultrapassaalguns milmetros. Com o passar de fluido pelos tubos, em funo desta oscilao, surgeuma toro nos tubos cuja defasagem permite a medio da vazo mssica. Estadefasagem medida por sensores magnticos instalados nas partes retas dos tubos em

    U.Este tipo de medidor pode ser utilizado para medies de fluxos de lquidos e gases,

    com ou sem slidos em suspenso.

    Sensores de defasagem

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    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 66

    EXERCCIOS DE INSTRUMENTAO

    1) Faa as seguintes converses:

    a) 12 m3/h para l/hb) 30 l/h para GPMc) 2 m3/h para cm3/hd) 5 cm3/h para m3/se) 15 kg/s para Lb/h

    2) Para que serve o nmero de Reynolds

    3) Qual a diferena entre vazo em regime laminar e vazo em regime turbulento?

    4) Cite vantagens e desvantagens do Tubo de Venturi frente a Placa de Orifcio.

    5) Qual tipo de orifcio deve ser utilizado em lquidos com alto grau de slidos emsuspenso?

    6) Cite 3 medidores de vazo para cada tipo abaixo:

    a- vazo volumtrica

    b- perda de carga constante

    7) Em quais tipos de medidores de vazo se deve utilizar extratores de raiz quadrada nosinal de medio ? Por que?

    8) Qual o motivo de se estabelecer um ponto de corte nos extratores de raiz quadrada ?

    9) Qual a aplicao dos integradores de vazo ?

    10) Por que os rotmetros so considerados medidores de perda de carga constante ?

    11) Cite vantagens, desvantagens e cuidados na instalao dos rotmetros:

    12) Cite 3 tipos de medidores de vazo por deslocamento positivo:

    13) Cite 3 medidores de vazo que poderiam ser utilizados nas seguintes condies:

    - Fluido: gua- Temp: 45C- Sem slidos em suspenso- Vazo : 0~700 l/h- Presso: 2kgf/cm2

    14) Cite quais tipos de medidores no apresentam perda de carga, e como funcionam :

  • __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 67

    15) Podemos utilizar os medidores de vazo eletromagnticos para medir vazes de gs deexausto? Por que?

    16) Podemos utilizar medidores de vazo por ultra-som para medir vazes de lquidostotalmente limpos? Por que?

    17) Cite vantagens e desvantagens entre os medidores de vazo por ultra-som e poreletromagnetismo:

    18) Para medio de vazo sem perda de carga (queda de presso), quais poderiam ser osmedidores utilizados?

    19) Cite 6 tipos de medidores de vazo e marque os que existem nas reas de sua atuao:

    21) Como funcionam os medidores de vazo com placa de orifcio (RO) ?

    22) O que so vazo volumtrica e vazo mssica ? Cite exemplos da rea:

    23) Qual o tipo de medidor de vaz