Medição de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 1
Marco Antônio Ribeiro
� É a relação entre o volume ou massa que passa por determinado ponto, por tempo
� Derivada: do volume dividido pelo tempo ou da massa dividida pelo tempo
Vazão: conceito e características
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 2
da massa dividida pelo tempo
� Pervariável: para ser medida, tem que passar pelo medidor
� Quantidade: é extensiva
� Unidade SI: metro cúbico por segundo (m3/s)
� Aplicações:� Medição fiscal ou transferência de custódia
� Medição de apropriação de produção
� Medição operacional
Vazão: conceito e características
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 3
� Medição operacional
� Unidades: m3/s ou kg/s
� Símbolos associados: � FG FI FR FIC FFC (FrC)
� FQ FIQ FSL FSH FSLL FSHH
� Vazão é variável de quantidade, por excelência
� Vazão é relativamente difícil de medir
� Vazão é fácil de controlar, pois é rápida
Há muita novidade ou evolução na medição de
Vazão: conceito e características
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 4
� Há muita novidade ou evolução na medição de vazão, que possui a maior variedade de sensores e métodos
� Medidor da moda: ultra-sônico; já foi Coriolis
Medidores são colocados nas tubulações para medir a vazão em linhaAs instalações destes medidores devem ser aprovadas pela ANP
Medidores de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 5
aprovadas pela ANPTodos os medidores devem operar em faixas determinadas com precisões estabelecidasTodos os medidores devem ser calibrados periodicamente
� Estação de medição (EMED) é uma facilidade projetada e construída especificamente para medir (totalizar) a vazão de fluidosResponsabilidade do Vendedor
Estação de Medição - EMED
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 6
� Responsabilidade do Vendedor� Pode estar no limite de bateria do Comprador� Deve ser aprovada por� Contrato particular entre Vendedor e Comprador� ANP
UTFT
FQIAIAFQIA
FQU
Estação de Medição - EMED
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 7
UTFT
B
TE
17 Di 13 Di 4,5 Di 1,5 Di
FE
AT
UT
UT
Estação de Medição - EMED
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 8
Tramo de medição
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 9
Elemento sensor e transmissor
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 10
� Volumétrico ou mássico� Intrusivo ou não intrusivo� Energia extrativa ou aditiva� Linear ou não linear
Tipos de medidores de Vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 11
� Linear ou não linear� Constante K ou sem constante K� Vazão instantânea ou acumulada� Diâmetro total ou parcial (inserção)
� Custo de propriedade (incluir calibração)� Fluido medido� Desempenho requerido (precisão, rangeabilidade)Perda de carga permissível
Critérios de seleção do medidor
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 12
� Perda de carga permissível� Função necessária (FI, FR, FQ, FIQ, FG)� Instalação� Suporte de norma internacional � Tecnologia empregada
� Pressão diferencial (∆p)� Placa, tubo venturi, pitot, Annubar, bocal
� Turbina medidora� Mecânica, convencional, inserção, tangencial
� Magnético� Tensão senoidal e corrente contínua pulsada
Medidores favoritos de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 13
� Tensão senoidal e corrente contínua pulsada� Deslocamento positivo� Engrenagens, pistão, disco nutante
� Ultra-sônico� Doppler, tempo de trânsito, multifeixe
� Mássico� Coriolis� Termal
� Medição de óleo� Deslocamento positivo� Turbina mecânica� Coriolis� Qualquer outro aprovado (e.g., Ultra-sônico)
Medidores aceitos pela ANP
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 14
� Qualquer outro aprovado (e.g., Ultra-sônico)� Medição de gás� Placa de orifício (IEC 5167 e AGA 3)� Ultra-sônico (IEC 12 075 e AGA 9)� Turbina convencional (IEC 9951 e AGA 7)� Qualquer outro aprovado (e.g., Coriolis)
Exigências de medição da ANP
1. Qualidade dos sistemas de medição quanto ao projeto, instalação, operação e testes;
2. Aprovação da ANP para os pontos de medição;3. Aprovação do INMETRO para sistemas de
calibração;
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 15
calibração;4. Inspeções periódicas da ANP;5. Define limites de incerteza: para medição fiscal
de óleo em ±0,3% e de gás em ±1,5%.6. Proíbe produção sem medição.
�Sensores e transmissores de vazão (óleo e gás)
�Transmissores de pressão
�Sensores e transmissores de temperatura
�Computadores de vazão para compensação da pressão e temperatura
Sistemas típicos de medição
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 16
�Computadores de vazão para compensação da pressão e temperatura
�Sistema digital de comunicação
�Uma estação de operação para gerenciamento da medição e interface com operadores
�Integração com o sistema de operação existente
Placa de orifício
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 17
Placa de orifício
� Elemento sensor de vazão (FE), que gera um ∆p proporcional ao quadrado da vazão volumétrica instantânea� Usado para líquidos, gases e vapor d’águaAceito legalmente para custódia (ISO 5167,
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 18
� Aceito legalmente para custódia (ISO 5167, AGA 3)� Precisão do sistema:� ±0,5 a ±5% do fundo de escala (f.s.) � Típica de ±2% do f.s.
Operação da placa de orifício
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 19
Sistema de medição com placa
� Placa de orifício (elemento sensor)� Transmissor ou elemento de ∆p (diafragma)� Acessórios: � Tomadas de impulso
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 20
� Tomadas de impulso� Manifold (distribuidor com 3 ou 5 válvulas)� Porta placa
� Instrumento mostrador ou receptor:� Indicador FI� Registrador FR� Totalizador FQ)
Sistema completo (TR 9464)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 21
Sistema com placa de orifício
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 22
Sistema com placa de orifício
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 23
Placa de orifício
� Instalação� Dimensionamento� Geometria� Identificação
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 24
� Identificação� Calibração� Remoção� Tomadas de impulso� Aplicação
Gás limpo, sem condensado, horizontal
Tomadas na vertical,
transmissor acima
da tubulação
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 25
Dimensionamento da placa
� Arbitra-se ∆p e calcula-se β (Petrobras)� Faz-se a placa (β) e calcula-se o ∆P (Shell)� Dados para dimensionamento� Vazão máximaDensidade
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 26
� Densidade� Viscosidade� Pressão estática � Temperatura
� Software: ISA Kenonic ou planilha de Josaphat e Carrascosa (ISO 5167 ou AGA 3)
Geometria da placa de orifício
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 27
Instalação da placa
� Fixada entre flanges ou dentro de porta-placa� Tomadas de alta (H) e baixa (L) pressão� Trechos retos a montante e jusante� Tipos de tomadas de impulso:
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 28
� Tipos de tomadas de impulso:� Canto (0, 0)� Flange (1, 1)� Tubo (2,5 – 8)� Raio (1/2 – 2,5)� Vena contracta
Placa entre flanges
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 29
� Mais usada� Coberta pelas normas ISO 5167 e AGA 3� Não fragiliza a tubulação
Montagem entre flanges
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 30
Tomadas de impulso
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 31
Tomadas de P, ∆P e T
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 32
Instalação da placa de orifício
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 33
� Dispositivo mecânico utilizado para alojar a placa de orifício, permitindo a retirada e colocação da placa, sem interrupção da operação e sem provocar vazamentos
Porta placa
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 34
operação e sem provocar vazamentos� Operador deve saber sua operação correta e segura� Terminologia: chamada também de válvula Daniels ou Pecos
Montagem em porta-placa
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 35
Placa de orifício
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 36
Placa para porta-placa (disco)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 37
Porta placas
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 38
Operação no porta placas
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 39
Opção de porta placa: bypass
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 40
� Placa precisa ser calibrada periodicamente� Período depende do tipo de medição:� Fiscal� Apropriação de produçãoCalibração da placa ou inspeção consiste de:
Calibração da placa de orifício
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 41
� Calibração da placa ou inspeção consiste de:� Verificar dimensões� Verificar acabamento, principalmente a montante� Verificar planicidade
� ANP exige também inspeção do trecho de medição (tubulação)
Inspeção da placa de orifício
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 42
Dimensões Rugosidade
Inspeção do trecho de medição
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 43
� A placa de orifício deve ser identificada� Identificação deve ser gravada a montante, na extensão da placa
Marcação da placa
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 44
� Quando disco (sem extensão), deve ser gravada em serigrafia (sem alto ou baixo relevo) a jusante, na parte mais externa do círculo, onde a placa é presa pela borracha
Marcação da placa
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 45
Perda de carga na placa
� A placa de orifício provoca uma queda de pressão, há uma recuperação e produz uma perda de carga permanente P
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 46
uma perda de carga permanente Pp
Pp = ∆p (1 - β2)� β = 0,75, Perda = 44% ∆p� β = 0,20, Perda = 96% ∆p
ISO 5167 (1980, 1991 e 2004)
� ISO 5167-2 (01 MAR 2003): Measurement of
fluid flow by means of pressure differential
devices – Parte 2: Orifice plates, ...
� Especifica geometria e método de uso (instalação e condições de de operação) da
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 47
(instalação e condições de de operação) da placa de orifício, bocais e tubo Venturi
� Dá informação para calcular a vazão e a incerteza associada
� Traduzida por Marco Antonio Ribeiro
ISO 5167 (2003)
� Parte 1 – Princípios gerais e exigências (2ª. Ed)
� Parte 2 – Placas de orifício (1ª. Ed.)
� Parte 3 – Bocais e bocais Venturi (1ª. Ed.)
� Parte 4 – Tubos Venturi (1ª. Ed.)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 48
� Parte 4 – Tubos Venturi (1ª. Ed.)
� ISO 5168 (2005) – Medicao de vazão de fluido –Procedimentos para avaliação de incertezas.
� TR 9464 (1998) – Recomendações para o uso da norma ISO 5167-1: (1991)
Aplicações da ISO 5167 (2003)
� Elemento primário: placa� ISO 2186 (1973) para conexões da pressão
� Fluido com vazão sub-sônica
� Vazão em regime
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 49
� Vazão em regime� ISO 3313 (1974) se aplica à vazão pulsada
� Fluido monofásico
� Diâmetros de tubo: 50 a 1 200 mm
� Número de Reynolds: maiores que 5 000
� Tomadas de pressão específicas:� Raio (D e D/2)
� Flange (1, 1)
Aplicações da ISO 5167 (2003)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 50
� Flange (1, 1)
� Não se aplica à tomada de vena contracta
� Limites de β: � Gás: 0,20 a 0,75
� Líquido: 0,20 a 0,80
� Tabela estabelece tamanho do trecho reto (em D) a montante e jusante da placa para incerteza adicional zeroTipo de conexão que provoca o distúrbio
Trechos retos da ISO 5167
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 51
� Tipo de conexão que provoca o distúrbio� Valor do β� Classe de incerteza: ±0,5% v.m.� Metade do trecho reto recomendado: adicional de
±0,5% na incerteza
Trechos retos da ISO 5167 (sem)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 52
Trechos retos da ISO 5167 (com)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 53
ISO 5167 (1991)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 54
Trechos retos da AGA 3 (sem)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 55
Trechos retos da AGA 3 (com-a)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 56
Trechos retos da AGA 3 (com-b)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 57
� Condicionadores de vazão� Tipos� Instalação
Exigências de instalação
Considerações da ISO 5167
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 58
� Exigências de instalação� Circularidade do tubo� Fixação e gaxetas
� Descrição� Formato� Acabamentos das superfícies� EspessurasChanfros e ângulos
Placa de orifício da ISO 5167
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 59
� Chanfros e ângulos� Materiais� Diâmetro do furo
� Tomadas de pressão� Coeficientes e incertezas da placa
� Relatório Técnico ISO/TR 9464 (1998) que orienta como usar a ISO 5167-1 (1991)� Faz referências a cláusulas específicas, dando detalhes e interpretação das exigências� Dá informação adicional de modo geral
Uso da ISO 5167: TR 9464
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 60
� Dá informação adicional de modo geral� Nem a ISO 5167 nem TR 9464 fornece teoria e fundamentos� Literatura sugerida:� Miller, R.W., Flow Measurement Engineering Handbook, 3a ed., 1996� Spitzer, D.W., Flow Measurement, 1996
Comparação das normasISO 5167
(1981)ISO 5167
(1991)ISO 5167
(2003)
Equação Stolz Reader-Harris Gallagher
Reader-Harris Gallagher
Tomadas de ∆P
Flange, Canto, Raio
Flange, Canto, Raio
Canto, Raio e Flange
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 61
∆P Canto, Raio Canto, Raio Flange
Diâmetro 50 a 1 000 mm
50 a 1 200 mm
50 a 1 000 mm
Beta (β) 0,20 a 0,75 0,20 a 0,80 0,20 a 0,75
Reynolds mínimo
1 260 β2 D 3 150 5 000
Incerteza ± 0,6% v.m. ± 0,6% v.m. ±0,5% v.m.
Comparação das normas
ISO 5167 (2003)
AGA 3
(2000)
Equação Reader-Harris Gallagher
Reader-Harris Gallagher
Tomadas de Flange, Flange
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 62
Tomadas de ∆P
Flange, Canto, Raio
Flange
Diâmetro até 1 000 mm 36”
Beta (β) 0,10 a 0,75 0,20 a 0,75
Reynolds mínimo
5 000 4 000
Incerteza ±0,5% v.m. ±0,5% v.m.
Precisão da placa de orifício
� Repetitividade (precisão) do sistema:� ±0,6 a 5% do fundo de escala (f.s.) � Típica de ±1 % do f.s.
� Incerteza da medição depende de:Tomadas de pressão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 63
� Tomadas de pressão� Trechos retos a montante e jusante� Umidade do gás� Ruídos e pulsação da vazão� Status da placa� Calibração do transmissor associado
Precisão (ruim) da placa de orifício
� Perto de ±5%� Não usar tubo medidor de vazão (meter run)� Transmissor analógico� Calibração rara do transmissorInspeção rara da placa
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 64
� Inspeção rara da placa � Dimensionamento manual� Pequenos trechos retos a montante e jusante� Tomadas de pressão incorretas� Operar próximo da vazão mínima� Manipular fluido mal comportado
Precisão (ruim) da placa de orifício
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 65
� Perto de ±1,0%� Tubo medidor de vazão (meter run)� Transmissor microprocessado� Calibração freqüente do transmissorInspeção freqüente da placa
Precisão (boa) da placa de orifício
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 66
� Inspeção freqüente da placa � Dimensionamento segundo ISO 5167� Grandes trechos retos a montante e jusante� Tomadas de pressão corretas� Operar próximo da vazão máxima� Manipular fluido bem comportado
Precisão (boa) da placa de orifício
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 67
Instrumentos associados
� Placa isolada é um FO (orifício de vazão), utilizado para limitar pressão ou vazão
� Associada a Elemento Secundário� Transmissor d/p cell
Diafragma (célula Barton)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 68
� Diafragma (célula Barton)
� Funções:� Indicação (raro)� Registro (registro usado para totalização)� Totalização (mais freqüente)� Compensação de P e T para gases e líquidos
Sensor da pressão diferencial
� Placa gera uma pressão diferencial� Elemento secundário sente a ∆p� Transmissor de pressão diferencial (d/p cell)� Diafragma ou câmara Barton
� Instalação do transmissor d/p cell
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 69
� Instalação do transmissor d/p cell� Líquido� Gás� Sujeiras, condensado
Transmissor d/p cell e multivariável
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 70
Diafragma ou Câmara Barton
Dispositivo de detecção da pressão diferencial gerada pela placa ou outro sensor a ∆p
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 71
� Tubo medidor é um trecho de tubulação construído com � Melhor acabamento � Material mais nobreGeometria mais definida
Acessório: tubo medidor
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 72
� Geometria mais definida� Objetivos: � Melhorar a precisão da medição� Facilitar a inspeção posterior
� Terminologia: tubo medidor, meter run, tubo de vazão
Meter run para placa
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 73
Condicionador e retificador� Condicionador é um dispositivo auxiliar para desenvolver plenamente perfil de velocidade e eliminar perturbações � Retificador é um dispositivo auxiliar para eliminar perturbações
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 74
eliminar perturbações � Aplicados quando não se tem trechos retos suficientes� Vazão contínua turbulenta (Re > 104)� Custa caro� Produz perda de carga adicional
Condicionador de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 75
Retificador de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 76
Sem retificador e sem condicionador : distorção do perfil e vórtices
Condicionador e retificador
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 77
Função do retificador : remoção de redemoinho e vórtice
Função do condicionador : remoção de vórtice e geração de perfil
Vantagens e desvantagens
� Vantagens do sistema com placa:� Facilidade de calibração (calibração de ∆p)� Facilidade e simplicidade de construção� Grande disponibilidade de materiais de construção
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 78
� Grande disponibilidade de materiais de construção� Sistema suportado por ISO 5167 e AGA 3� Desvantagens:� Pequena rangeabilidade (3:1), por ser SQ RT� Grande perda de carga permanente
� Além da placa de orifício, a mais usada, há outros geradores de DP alternativos:� Tubo Venturi� Tubo Pitot Bocal
Outros geradores de ∆P
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 79
� Bocal� Lo-loss� Annubar ®� V-Cone ®
� Geralmente são mais caros e proprietários� Produzem menor perda de carga permanente
Outros geradores de ∆P
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 80
� Tubo Venturi é um sensor de vazão que gera uma pressão diferencial proporcional ao quadrado da vazão volumétrica, como a placa� Possui geometria mais suave� Possui maior coeficiente de descarga (0,9)
Tubo Venturi
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 81
� Possui maior coeficiente de descarga (0,9)� Recupera mais a pressão� Pode possuir várias geometrias
Tubo Venturi
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 82
� Tubo Pitot é um sensor de vazão que gera uma pressão diferencial proporcional ao quadrado da vazão volumétrica, como a placa� Usado para medição portátil da vazão
Tubo Pitot
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 83
� VCone é um sensor de vazão que gera uma pressão diferencial proporcional ao quadrado da vazão volumétrica, como a placa� Sensor proprietário: McCormack ®
VCone
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 84
� Lo-loss é um sensor de vazão que gera uma pressão diferencial proporcional ao quadrado da vazão volumétrica, como a placa, porém com menor perda de carga permanente
Lo-loss
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 85
� Annubar é um sensor de vazão que gera uma pressão diferencial proporcional ao quadrado da vazão volumétrica, como o tubo pitot� Sensor proprietário: Heindrich ®
Annubar
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 86
Turbina medidora de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 87
Turbina medidora de vazão
� Desenvolvida por Reinhard Woltman.� Princípio: rotor é acionado pela vazão e um detector da sua velocidade angular gera uma freqüência linearmente proporcional à vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 88
freqüência linearmente proporcional à vazão� Partes constituintes� Corpo - materiais e conexões� Rotor - número de palhetas� Mancais – tipo do fluido � Detector – determina o tipo da turbina
Turbina medidora de vazão
� A detecção da velocidade angular e sua conversão para pulsos determina o tipo � Mecânica� Eletromagnético Rádio freqüência
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 89
� Rádio freqüência� A geometria do rotor depende do fluido� Gases� Líquidos lubrificantes� Líquidos não-lubrificantes
Turbina mecânica
� Turbina mecânica converte diretamente a velocidade angular do rotor em pulso mecânico que é totalizado � Não requer alimentação externa
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 90
� Não requer alimentação externa� Robusta, podendo manipular fluidos mal comportado (óleo cru)� Precisão de média para boa
Turbina mecânica
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 91
Turbina convencional
� Turbina convencional converte a velocidade angular do rotor em pulso elétrico através de detector eletro-magnético ou circuito LC.
� Requer alimentação externa.
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 92
� Requer alimentação externa.
� Frágil, só manipula fluidos limpos.
� Precisão de boa para excelente.
� Aceita pela ANP para medição de gás.
� Usada como padrão de calibração.
Turbina medidora de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 93
Turbina medidora de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 94
Turbina medidora de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 95
Fator K da turbina
� Todos os medidores de vazão, exceto a placa de orifício, possuem um fator K que relaciona a saída do medidor com a vazão de entrada.� O fator K da turbina relaciona a freqüência
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 96
� O fator K da turbina relaciona a freqüência de saída com a vazão.� Este fator deve ser rastreado ao longo da vida útil do medidor, que consiste na sua calibração.
Fator k da turbina de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 97
Instalação da turbina de vazão
� Como todo medidor de vazão volumétrica, a turbina deve ser instalada conforme normas, tendo que obedecer distâncias mínimas de trecho reto, antes e depois dela.Normas que tratam da turbina de vazão:
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 98
� Normas que tratam da turbina de vazão:� ISO IEC 9951� AGA Nr. 7
� Na ausência da norma, devem ser seguidas as orientações do fabricante.
Instalação da turbina de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 99
Turbina medidora de vazão
� Vantagens:� Altíssima precisão e é o medidor master padrão� Saída de pulsos conveniente para totalização� Repetitividade expressa em % do valor medido
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 100
� Repetitividade expressa em % do valor medido� Suportado por norma ISO 9951 e AGA 7
� Desvantagens:� Grande perda de carga permanente� Algumas geometrias são frágeis e sensíveis� Possui peças móveis� Medição susceptível à viscosidade e vibração
� Filtro é usado a montante do elemento sensor para reter sujeira em suspensão� Provoca perda de carga adicional
Acessórios de vazão: filtro
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 101
� Requer limpeza periódica� Provoca perturbação e por isso deve ser montado à distância conveniente
Turbina medidora e filtro
Filtros
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 102
Turbinas
Medidor a deslocamento positivo
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 103
Medidor de vazão a deslocamento positivo é um totalizador natural de vazão: mostra volume acumulado durante determinado período
Operação do medidor DP:Separa o líquido em volumes conhecidos
Medidor a deslocamento positivo
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 104
Separa o líquido em volumes conhecidosTransporta os volumes da entrada para a saídaConta os volume e os totaliza
O volume total é calculado pelo número de quantidades conhecidas que passaram no intervalo de tempo considerado
� Medidor a DP é um medidor intrusivo, com energia extrativa, linear, com saída totalizada, com fator k, indicador de volume ou totalizador da vazão volumétrica
Medidor a deslocamento positivo
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 105
� Tipos do sensor: � Engrenagens ovais� Lâmina rotatória � Pistão � Disco nutante
� O movimento de duas engrenagens ovais particiona, separa e desloca volumes conhecidos da entrada para a saída do medidor.
Medidor a deslocamento positivo
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 106
� Geralmente o totalizador é acoplado mecanicamente ao movimentos das engrenagens.� Opcionalmente, pode-se gerar pulsos elétricos.
DP com engrenagens ovais
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 107
Medidor DP com engrenagens
FM40MP__
Pulsos TotalizadorPré-Determinador
Ind. de Vazão
4 - 20 mA
Fonte c/
MetrobatchTot. / Pré-Det./Ind. de Vazão
Pulsos 4 - 20 mA
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 108
AG19 ou
SMPF
Fonte c/Barreira
MetrobatchTot. / Pré-Det./Ind. de Vazão
Pulsos 4 - 20 mA
Fonte c/Barreira
MetrofluxTot. /Ind. de Vazão
Pulsos 4 - 20 mA
� Lâminas tensionadas por molas, que selam o líquido entre o rotor e a caixa, transportam fluido da entrada para saída
Medidor DP com lâminas rotativas
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 109
fluido da entrada para saída� Mede produtos de petróleo (gasolina, diesel, querosene)� Precisão: 0,05 a 0,1% do V.M.� Operam até 7 MPa (1000 psi) e 180 oC
Medidor DP com lâminas rotativas
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 110
� Parte móvel consiste de cilindro que oscila em torno de uma ponte que separa a entrada da saída fazendo girar um pino Rotação do
Medidor DP com pistão oscilatório
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 111
da saída fazendo girar um pino Rotação do pino é transmitida a sistema de engrenagens e totaliza a vazão � Mede água residencial� Precisão: ±1% F.E.
Medidor DP com pistão oscilatório
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 112
� Movimento reciprocante do pistão faz um volume fixo passar da entrada para saída � Haste atuada pelo movimento do pistão aciona o mecanismo de totalização
Medidor DP com pistão reciprocante
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 113
aciona o mecanismo de totalização� Disponível em pistão de dupla ação, válvula rotatória, válvula deslizante � Precisão: ±0,2% F.E.� Mede produtos do petróleo
Medidor DP com pistão reciprocante
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 114
DP com disco nutante
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 115
� Medidor linear, com boa repetitividade e precisão (0,05 a 0,1% do valor medido).� Boa rangeabilidade, mínima de 10:1� Sua precisão melhora com o aumento da viscosidade do fluído medido, contrário da
Medidor a DP - Características
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 116
viscosidade do fluído medido, contrário da maioria dos medidores volumétricos.� Tamanhos variando de ½ a 12” de diâmetro.� Aceito para medição fiscal de óleo pela ANP.� Opera com pressão até 7 MPA (1000 psig) e a viscosidade entre 1 a 25 000 centipoise.
� Robusto: manipula fluidos sujos� Não requer trecho reto a montante, porque é um indicador de volume e não se baseia na velocidade do fluidoTotalizador natural de vazão (FQ)
Medidor a DP - Vantagens
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 117
� Totalizador natural de vazão (FQ)� Bom desempenho (linear)� Não requer alimentação externa� Sua calibração depende apenas do volume e por isso é estática e mais fácil que a de um medidor de vazão volumétrica
� Possui peças móveis que se desgastam e apresentam folga � Requer calibrações mais frequentes, por ter peças móveis
Medidor a DP - Desvantagens
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 118
ter peças móveis� Falha pode bloquear vazão� Pode apresentar grande volume e peso� Grande perda de carga
Medidor Mássico Coriolis
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 119
Medidor de vazão Coriolis
� Coriolis é um medidor não intrusivo, energia aditiva, linear, saída digital ou analógica e fator k de vazão mássica.� Funcionamento:
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 120
� Funcionamento: � Vazão passa por um tubo vibrante, � Aparece força de Coriolis inclinando o tubo, � Força é medida e processada como um sinal proporcional à vazão mássica
� Medidor suportado por norma AGA 11.
Gaspar Coriolis notou que todos os corpos em movimento na superfície da terra tendem a ser desviados para o lado por causa da rotação da terra para o leste.
Um corpo viajando no sentido dos pólos, no hemisfério norte, a deflexão é para o lado
Medidor de vazão tipo Coriolis
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 121
hemisfério norte, a deflexão é para o lado direito e no sul, para o lado esquerdo.
Esta deflexão toma papel principal nos 1. Movimentos das marés dos oceanos, 2. Meteorologia do planeta, 3. Erosão das margens dos rios e 4. Sentido circular dos redemoinhos.
� Objeto se movendo em um sistema de coordenadas que gira com uma velocidade angular, desenvolve uma força de Coriolis proporcional a Sua massa
Medidor industrial Coriolis
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 122
� Sua massa � Velocidade linear do objeto � Velocidade angular do sistema
� Esta força é perpendicular à velocidade linear do objeto e à velocidade angular do sistema de coordenadas
M = Vazão Mássica A = Amplitude da oscilação coriolis
Equação de Vazão:
Efeito Coriolis – princípio de operação
Ac = Amplitude da oscilação coriolis Ae = Amplitude da oscilação de excitaçãoSk = Constante do Sensor (constante de calibração)
= Sk(20°C) [1+Skt x (T-20°C)] correção de temperaturaSk(20°C) = Constante do Sensor à 20°Cfv = Freqüência de excitaçãoSkt = Coeficiente de correção de temperatura (constante
do material)
v velocidade do fluidow velocidade angular
Efeito Coriolis
O escoamento de um fluido em um tubo elásticoque gira, causa uma deflexão no tubo
v velocidade do fluidow velocidade angular
deflexão
V velocidadedo fluido
Parede A
caminho B
W velocidadeangular
M
Efeito Coriolis
A massa M, movendo-se do centro para a extremidade de um disco que gira com uma velocidade angular W, com uma velocidade V, toma o caminho B
Se a massa M é guiada pela parede A, uma Força de Coriolis Fc será exercida na parede.
A massa M, movendo-se do centro para a extremidade de um disco que gira com uma velocidade angular W, com uma velocidade V, toma o caminho B
Se a massa M é guiada pela parede A, uma Força de Coriolis Fc será exercida na parede.
Força de Coriolis: Fc = - 2 M V W
Efeito Coriolis
Sem Fluxo:
Vibração Paralela
Vazão Mássica:
Efeito Coriolis
Operação do medidor Coriolis
Tubo de vazão vibrante
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 127
Tubo de vazão vibrante Forças do fluido reagem à vibração do tubo de vazão
Extremidades do tubo de vazão mostrando a inclinação
Componentes do Medidor Coriolis
� Sensor: (um ou dois) tubos U� Bobina de excitação para fazer tubo vibrar� Bobina detectora da força de Coriolis� Sensor de temperatura do tubo medidor
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 128
� Sensor de temperatura do tubo medidor� Circuito eletrônico para gerar saída: � 4 a 20 mA � Pulsos � Protocolo digital
A medida da força de Coriolis exercida pelo fluido durante o escoamento em um tubo girando pode fornecer a uma indicação da vazão mássica.
Um tubo rodando não é uma maneira prática
Medidor de vazão tipo Coriolis
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 129
Um tubo rodando não é uma maneira prática para a construção de medidor de vazão industrial, mas a oscilação ou vibração de um pode ser usada para se obter o mesmo efeito.
Na maioria dos projetos, o tubo é ancorado em dois pontos e vibrado entre estes dois pontos ancorados.
Esta configuração pode ser vista como a vibração de um conjunto mola e massa.
Quando posto em movimento, um conjunto de
Medidor de vazão tipo Coriolis
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 130
Quando posto em movimento, um conjunto de mola e massa vibrará em sua freqüência ressonante, que é função da massa do conjunto.
Esta freqüência ressonante é escolhida porque uma menor força é necessária para manter o tubo cheio em constante vibração.
Quando não existe escoamento em um dos tubos, a vibração causada pela bobina e magneto acionador resultam em idênticos deslocamentos nos dois pontos sensores B1 e B2.
Medidor de vazão tipo Coriolis
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 131
pontos sensores B1 e B2. Quando o escoamento está presente, a força de Coriolis age produzindo uma vibração secundária resultando em uma pequena diferença de fase nos movimentos relativos, que é detectada nos pontos sensores.
A vibração com vazão zero ou escoamento sem vibração, não produz saída no medidor.
Medidor de vazão Coriolis
Bobina Acionamento
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 132
Bobinas Detecção
Formatos do medidor Coriolis
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 133
Formatos do medidor Coriolis
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 134
� Há medidor Coriolis que mede � Simultaneamente densidade e vazão� Apenas a vazão mássica� Apenas a densidade
Medidor de vazão Coriolis
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 135
� Apenas a densidade
� Através da medição da vazão mássica e da pressão diferencial através do medidor Coriolis pode-se medir (inferir) a viscosidade do fluido, em linha
Características do medidor Coriolis
� Precisão: ±0,1 a ±0,5% do V.M.� Rangeabilidade: típica de 25:1� Pressão de 10 MPa (1500 psi) a 130 MPa (20 000 psi)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 136
(20 000 psi)� Temperatura do fluido: -55 a 125 oC (normal) ou -240 a 300 oC (especial)� Temperatura ambiente: -40 a 85 oC� Tamanhos: 1/2” a 6”� Vazões: 10 g/min até 20 000 kg/min
Vantagens do medidor Coriolis
� Mede diretamente vazão mássica e por isso não requer trechos retos a montante e a jusante do medidor� Linear e com bom desempenho metrológico
Precisão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 137
� Precisão � Rangeabilidade � Estabilidade
� Requer períodos de calibrações longos, por não ter peças móveis� Pode medir densidade e viscosidade
Desvantagens do medidor Coriolis
� Grande perda de carga para algumas geometrias� Requer medição da temperatura para compensar a variação do coeficiente de
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 138
compensar a variação do coeficiente de elasticidade do tubo metálico� Requer padrão de vazão para sua calibração dinâmica� Disponível em tamanhos reduzidos: < 6”
Medidor ultra-sônico
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 139
De um modo geral, os princípios que básicos determinam como a medição de vazão por ultra-som é realizada são Efeito Doppler e
Medidor ultra-sônico de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 140
Efeito Doppler e Tempo de Trânsito.
Cada um destes métodos pode ser intrusivo, inserido na tubulação, ou não intrusivo, externo à tubulação.
O método de tempo de trânsito pode ainda utilizar feixe estreito e feixe largo.
A velocidade com que o som se propaga em um fluido depende da densidade do fluido.
Se a densidade for constante, pode-se usar o tempo para atravessar ou o tempo de
Medidor ultra-sônico de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 141
tempo para atravessar ou o tempo de reflexão do som em um fluido para determinar a velocidade do escoamento.
A velocidade de propagação sônica para a maioria dos líquidos encontra-se na faixa de 800 a 2 000 m/s.
Neste método, é medido o tempo de trânsito do som entre dois transdutores colocados em dois pontos do escoamento.
A diferença entre o tempo a favor e contra o
Medidor ultra-sônico a tempo trânsito
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 142
A diferença entre o tempo a favor e contra o sentido do escoamento determina a velocidade do mesmo.
Quando a vazão é zero, o tempo para o sinal se deslocar de A para B é o mesmo necessário para se deslocar de B para A.
Quando existe escoamento, a velocidade é aumentada no sentido do fluxo e diminuída
Medidor ultra-sônico a tempo trânsito
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 143
aumentada no sentido do fluxo e diminuída no sentido contrário.
Como o diferencial de tempo (∆T) é muito pequeno (aproximadamente 2 x 10-9
segundos), o sistema eletrônico deve empregar circuitos de alta velocidade.
Medidor ultra-sônico
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 144
Medidor ultra-sônico
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 145
Sistema de medição com ultra-som
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 146
A velocidade do som no fluido é função tanto da densidade como da temperatura e por isso deve-se ter compensação de ambas D e T.
A mudança na velocidade do som altera o ângulo de refração (a), que faz mudar a
Medidor ultra-sônico a tempo trânsito
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 147
ângulo de refração (a), que faz mudar a distância que o sinal atravessa.
Em alguns casos, o sinal se perde completamente receptor posterior.
No projeto de medidores de múltiplos caminhos, vários conjuntos de transdutores são colocados em diferentes trajetórias através da seção do tubo, permitindo medir o perfil de
Medidor ultra-sônico multifeixe
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 148
seção do tubo, permitindo medir o perfil de velocidade em toda a seção do tubo.
Em 1998, a American Gas Association (AGA) publicou o documento AGA-9 aprovando este tipo de medidor para transferência de custódia de gás.
Medidor ultra-sônico multi-feixe
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 149
Único medidor aceito legalmente para transferência de custódia é o multifeixe
Em 1842, Christian Doppler descobriu que a frequencia do som percebido por um observador estacionário parece aumentar quando a fonte está se aproximando e
Medidor ultra-sônico com Doppler
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 150
quando a fonte está se aproximando e diminuir quando a fonte está se distanciando.
Esta correlação da freqüência com a velocidade é o princípio dos medidores de vazão ultra-sônicos.
Ultra-sônico a efeito Doppler
� Raio ultra-sônico é projetado em um fluido não homogêneo, móvel e alguma energia é refletida
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 151
� Sinal recebido tem desvio de freqüência em relação ao sinal transmitido proporcional à vazão volumétrica
A velocidade do fluido V é calculada pela equação:
V = (f0 – f1) Ct / 2f0 cos(a) , onde:
C - velocidade do som no transdutor,
Medidor ultra-sônico com Doppler
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 152
Ct - velocidade do som no transdutor,f0 - freqüência de transmissão,f1 - freqüência de recepção,a – ângulo entre o transmissor e receptor e o eixo do tubo.
Como Ct /2f0 cos(a) é uma constante K, a equação fica:
V = K (f0 – f1).
A presença de descontinuidades acústicas é essencial para a operação adequada do medidor Doppler.
A regra prática geral é que para reflexão adequada do sinal deve haver de 80 a 100
Medidor ultra-sônico com Doppler
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 153
adequada do sinal deve haver de 80 a 100 mg/l de sólidos com partículas maiores do que 75 microns.
No caso de bolhas, 100 a 200 mg/l com diâmetro entre 75 e 150 microns é desejável.
No caso de excesso de partículas ou bolhas poderá haver atenuação muito grande do sinal e a medição se torna difícil frente ao sinal de ruído
Medidor ultra-sônico a efeito Doppler
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 154
Normas relacionadas com o medidor ultra-sônico baseado em tempo de trânsito:
�ISO 12 765 – mais didática�AGA report no 9. (medidor multifeixe ou
Medidor ultra-sônico e normas
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 155
�AGA report n 9. (medidor multifeixe ou multicanal) – mais prática e influenciada por fabricantes
�Enfoque das normas:�Requisitos de desempenho�Classe de exatidão (0,7% v.m., típico)�Rangeabilidade (1:10, típica)
Para os fabricantes de medidor ultra-sônico o medidor pode ser
�Intrusivo: quando é colocado na tubulação entre flanges, como um carretel�Não-intrusivo: quando o transmissor e receptor são colocado por fora da tubulação
Intrusivo e não intrusivo
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 156
são colocado por fora da tubulaçãoMedidor não intrusivo
�Possui incertezas típicas de ±1 a ±5% v.m.�Requer uma instalação preparada e cuidadosa
Medidor intrusivo� Possui incertezas típicas de ±0,1 a ±1% v.m.
Medidor ultra-sônico intrusivo
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 157
Medidor ultra-sônico
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 158
Medidor ultra-sônico não intrusivo
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 159
Medidor ultra-sônico portátil
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 160
Medidor de vazão ultra-sônico
� Vantagens� Não provoca perda de carga adicional� Pode ser portátil� Pode ser externo ao tubo
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 161
� Pode ser externo ao tubo� Reconhecido para transferência de custódia (ISO 12 765 e AGA 9, somente para multi-feixe)
� Desvantagens� Desempenho limitado (melhorou ultimamente)� Não mede todos os fluidos� O não intrusivo requer preparação de instalação
Medidor Magnético de Vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 162
Princípio de funcionamento
� Vazão medida passa através do tubo revestido por material isolante (teflon)� Cria-se um campo eletromagnético por um par de bobinas excitadas por ca ou cc
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 163
par de bobinas excitadas por ca ou cc pulsado (lei de Faraday)� Fluido condutor gera uma tensão ca ou cc pulsada proporcional à velocidade e portanto à vazão volumétrica do fluido� Par de eletrodos detecta a tensão gerada
Medidor Magnético de Vazão
B
E
E = dvB (1)
Q = πd2v/4 (2)
(1) em (2)
Q = πdE/4B
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 164
E = Q. 4B/ πdConstante
E = Q . K
Principio de funcionamento
A tensão de excitação das bobinas pode ser alternada senoidal ou corrente contínua pulsada.
A excitação com tensão contínua torna mais fácil a eliminação de ruídos e os medidores
Medidor magnético de vazão
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 165
fácil a eliminação de ruídos e os medidores tornam-se menores, mais baratos e fácil de serem instalados.
A excitação com tensão alternada é mais adequado para fluidos não homogêneos e pulsantes com freqüência menor que 15 Hz.
� Tubo medidor magnético� Bobinas de excitação� Eletrodos � Caixa de ligações elétricasConexões com processo
Sistema de medição
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 166
� Conexões com processo
� Transmissor� Cabo coaxial (opcional)
� Bobinas de excitação criam campo magnético � Velocidade do fluido condutor gera f.e.m.� Eletrodos detectam a f.e.m. gerada
Tubo do medidor magnético
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 167
� Eletrodos detectam a f.e.m. gerada� Revestimento impede que tensão gerada entre em curto circuito� Flanges são conexões à tubulação � Cabo coaxial interliga tubo ao transmissor
Tubo do medidor magnético
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 168
Revestimento e eletrodos
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 169
Transmissor associado ao tubo
� Gera sinal proporcional à amplitude da tensão gerada pelo tubo, portanto proporcional à vazão volumétrica Impropriamente chamado de Conversor
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 170
� Impropriamente chamado de Conversor� Saída pode ser� Analógica de 4 a 20 mA� Pulsos escalonados� Protocolo digital
Integral
Transmissor associado ao tubo
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 171
Remoto
Transmissor e tubo integralizados
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 172
Fluido medido
� Fluido precisa ser eletricamente condutor: condutividade mínima de 1 a 5 µS/cm Especiais: 0,05 a 0,1 mS/cm� Medidor não afetado pela temperatura,
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 173
� Medidor não afetado pela temperatura, pressão, viscosidade, número Reynolds � Há limite para velocidade do fluido:� 1 m/s para ser detectado � 10 m/s para não provocar erosão
Condutividades típicas
Líquido,@ 25 oC
CondutividadeµµµµS/cm
Ácido acético 250Nitrato amônia 360 000Álcool etílico 0,0013Ácido fórmico 280Glicol 0,3
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 174
Glicol 0,3Ácido hidroclórico 400 000Querosene 0,017Sulfato magnésio 26 000Fenol 0,017Ácido fosfórico 50 000Hidróxido sódio 40 000Ácido sulfúrico 8 500Vodka 4Água potável 70
Vantagens do medidor magnético
� Ótimo desempenho� Rangeabilidade alta� Excelente precisão� Altíssima estabilidade
� Manipula fluidos difíceis (corrosivos, sujos)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 175
� Manipula fluidos difíceis (corrosivos, sujos)� Praticamente não produz perda de pressão� Pouca manutenção� Trecho reto reduzido� Trabalho submerso� Independe de densidade ou viscosidade� Pressão alta e baixa
Desvantagens do medidor magnético
� Fluido medido deve ser eletricamente condutor � Não mede produtos de petróleo e gás
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 176
� Calibração requer padrão de vazão� Requer alimentação elétrica� É necessário aterrar o fluido
Aplicações do medidor magnético
� Primeira opção para medir fluidos difíceis (corrosão, sujeira) desde que seja eletricamente condutor� Diâmetros variam de 3 a 3000 mm
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 177
Diâmetros variam de 3 a 3000 mm� Parâmetros de seleção � Custo de propriedade� Instalação � Fluido medido� Desempenho do medidor
Os medidores de vazão multifásicos ainda se encontram em fase de desenvolvimento tecnológico.
O fluido normalmente produzido por um poço de petróleo é a combinação de óleo, água e
Medidor de vazão multifásico
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 178
O fluido normalmente produzido por um poço de petróleo é a combinação de óleo, água e gás, em um escoamento trifásico.
Para se medir um escoamento trifásico são necessários cinco parâmetros:� Velocidade de cada uma as três fases e � Concentração de duas fases.
Tem-se um homogeneizador imediatamente antes do medidor para misturar as três fases, de modo que que elas fiquem com a mesma velocidade.
Três parâmetros devem ser medidos:
Medidor de vazão multifásico
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 179
velocidade. Três parâmetros devem ser medidos:
a velocidade da mistura,duas das três frações de água (Cw), óleo (Co)
ou gás (Cg).A velocidade da mistura pode ser medida, por
exemplo, por um medidor de vazão eletromagnético
O tubo de vazão do medidor é feito para� Produzir um diferencial de pressão que é usado para a determinação da densidade da mistura,
� Um sinal de capacitância é usado para medir a
Medidor de vazão multifásico
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 180
� Um sinal de capacitância é usado para medir a quantidade de fluido não condutivo, óleo e gás.
No processo de medição, o mesmo par de eletrodos é usado alternadamente para a determinação da velocidade média e do sinal de capacitância.
Medidor vazão multifásico Roxar
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 181
Medidor vazão multifásico Agar
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 182
Medidor vazão multifásico Agar
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 183
Conclusão final
� Há ainda muitos outros medidores de vazão, que são vistos somente em cursos mais especializados, tais como:� Termal (mássico)
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 184
� Termal (mássico)� Vortex� Área variável� V Cone� Canal aberto
Conclusão final
� A medição de vazão é difícil, com grande variedade de métodos de medição, fenômenos mecânicos, elétricos, térmicos, magnéticos, ultra-sonicos, aerodinâmicos, termodinâmicosDeve-se sempre conhecer a norma aplicável ao
02/10/2010 Marco Antonio Ribeiro 185
� Deve-se sempre conhecer a norma aplicável ao tipo de medidor que se quer utilizar� Todo medidor possui vantagens e desvantagens � Cada aplicação deve ser analisada � Toda medição possui uma incerteza associada