Instrumentação Básica

Técnico Integrado Semestral

Período: 2012-1

Prof.: Guilherme P. Colnago

Aula 9

Vazão

Assuntos

ConceitosConceitos

Medição de VazãoMedição de Vazão

ExperiênciasExperiências

AplicaçõesAplicações

AplicaçõesAplicações

Assunto

Aplicações

Ventilação Engarrafamento

Medição de consumo

Aplicações

Vazão em hidroelétricas

Aplicações

Aerodinâmica: medição da vazão para calcular a velocidade.

Aplicações

Aplicações

Medição e controle de vazão para fabricação de produtos

Aplicações

Minerioduto Aqueduto

Oleoduto Gasoduto

ConceitosConceitos

Assunto

ConceitosVazãoVolume de fluido que passa por uma determinada seção de uma tubulação (ou local), por unidade de tempo. Corresponde à taxa de escoamento de algum material transportado por unidade de tempo.

Unidade (SI): m3/s.Outras: LPM (L/min), m3/hora, GPM (galões/min), etc.

Q = V / Δt = v . AQ = vazão (m3/s);V = volume escoado (m3);Δt = tempo (s).

ConceitosVazão

No caso de gases e vapores, a vazão instantânea pode ser expressa em kg/h ou m3/h.

Vazão também pode ser usada para indicar fluxo de sólidos.Ex.: pelotas de ferro, grão, areia, etc.

Nesses casos é mais comum usar unidades relacionadas ao fluxo de massa por tempo.Ex.: kg/s, kg/min, ton/h, lb/s, etc.

ConceitosEspecificações

Quando se mede a vazão em unidades de volume, devem ser especificadas as "condições base" consideradas.

Líquidos: indicar que a vazão ocorre "nas condições de operação", i.e., 0 °C, 20 °C, ou outro valor.

Gases: indicar a vazão em Nm3/h = metros cúbicos normais (padrão normalizado) por hora, à 0 °C e à pressão atmosférica. Outra forma é em SCFM = pés cúbicos normais por minuto, à 60°F e 14,696 psia (1atm).

Nota: psia = psi absoluto, ou seja, pressão medida considerando a atmosférica.

Medição de VazãoMedição de Vazão

Assunto

Medição de VazãoTipo de Medidores de Vazão

Existem dois tipos de medição: medidores de quantidade e medido-res volumétricos.

1. MEDIDORES DE QUANTIDADEIndica a quantidade de material que passou de um instante inicial até o presente (quantidade absoluta).Uso: bombas de gasolina, hidrômetros, balanças industriais e etc.

1.a) Quantidade por pesagem: utilizados para medição de sólidos. Ex.: balanças.

1.b) Quantidade volumétrica: volume total de material transferida no período.Ex.: disco nutante, pistão rotativo oscilante, pistão alternativo, pás, engrenagem e etc.

Medição de VazãoTipo de Medidores de Vazão

2. MEDIDORES VOLUMÉTRICOSIndica a vazão por unidade de tempo (vazão instantânea).

Medição por Pressão Diferencial: elementos primários são colocados na tubulação.

FuncionamentoAumentam a velocidade do fluído através da redução da seção onde ele passa isso provoca uma queda de pressão. Através da medição da variação de pressão antes (alta) e depois (baixa), calcula-se a vazão.

Problema: perda de carga (redução da intensidade do fluxo).Ex.: placa de orifício provoca a maior perda de carga de 40% a 80% da pressão original.

Medição de VazãoRegime de Vazão

•Regime LaminarEscoamento do fluido em forma de “lâminas”. A diferença das velocidades é grande.

•Regime TurbulentoVelocidade mais uniforme, com pequena diferença entre os pontos.

Medição de VazãoAlgumas técnicas de medição

1 – por Área variável

2 – por Pressão diferencial

3 – por Arrasto

4 – por Deslocamento positivo

5 – por Turbina

6 – por Variação Térmica

7 – por Ultrassom

9 – Eletromagnética

10 – por Geração de vórtices

11 – por Força de Coriolis

Medição de VazãoÁrea variável

Rotâmetro

Medição de VazãoPressão diferencial

Medidor genérico

Medição de VazãoPressão diferencial

Tubo de Venturi

Medição de VazãoPressão diferencial

Tubo de Pitot

Mostrar animação

Medição de VazãoPressão diferencial

Placa de orifício

Bocal

Medição de VazãoPressão diferencial

Tubo Dall

Medição de VazãoPressão diferencial

Annubar – usa tubo de Pitot para medir vazão de gás em tubos.

Medição de VazãoArrasto

Target (alvo)

Medição de VazãoDeslocamento positivo

Rodas (engrenagens) ovais

Medição de VazãoDeslocamento positivo

Disco nutante

Medição de VazãoTurbina

Medição de VazãoTurbina

Medição de VazãoVariação Térmica

Filamento quente

Medição de VazãoUltrassom Mostrar animação

Por tempo de “trânsito” (ida e volta)

Por efeito Doppler

Medição de VazãoEletromagnética

Baseado na Lei de Faraday.

Um fluido condutor que se move dentro de um campo magnético produz um tensão induzida – proporcional à intensidade do campo, comprimento e velocidade do condutor.

Mostrar animação

Medição de VazãoGeração de vórtices

Um fluido ao ultrapassar um obstáculo à uma velocida-de mínima, forma vórtices.

Devido ao formato especial do obstáculo, a frequência dos vórtices é proporcional à velocidade de escoamen-to e independente da pressão, temperatura, densidade e viscosidade.

Medição de VazãoForça de Coriolis Mostrar animaçãoBaseado no efeito Coriolis para medir a quantidade de massa que se move dentro da tubulação.O fluido se desloca pelo tubo em U, que vibra na direção perpendi-cular ao fluxo. O fluido em movimento interage com a vibração devido a força de Coriolis, causando a torção do tubo. Quanto maior a deformação, maior o fluxo.

ExperiênciasExperiências

Assunto

ExperiênciasExperiência na miniplanta Amatrol de Controle Processo

Medição de fluxo com na miniplanta Amatrol (Manual 12):

•Paddlewheel (roda de pás) Manual 9

•Tubo de Pitot

•Placa de orifícios

•Tubo de Venturi

Prof.: Guilherme P. Colnago

Dúvidas: gpcolnago@ifes.edu.br

Fim