Como é que se mede o caudal de fluidos de processos industriais em tubos de pequeno diâmetro?
Como é que se mede o caudal de fluidos de processos industriais em tubos de pequeno diâmetro?
A necessidade de uma medição e controlo precisos dos fluidos é omnipresente nos processos de fabrico, nos laboratórios de investigação, durante a transformação das matérias-primas em produtos acabados e durante a embalagem.
A medição, o controlo e a análise contínuos do fluxo de fluidos utilizando tecnologias de medição adequadas melhoram a fiabilidade, o desempenho e o tempo de funcionamento dos processos industriais, bem como a sustentabilidade ambiental e a conformidade com normas e regulamentos.
Este artigo analisa os desafios crescentes e as soluções modernas para o controlo do fluxo de fluidos em tubos de pequeno diâmetro.
Porque é que a gestão do fluxo de fluidos está a tornar-se cada vez mais importante na indústria transformadora?
As tecnologias de medição e controlo do caudal de fluidos industriais estão bem estabelecidas para aplicações que envolvem grandes tubagens, mas as tendências aceleradas do mercado apresentam um desafio distinto e premente: a medição do caudal em pequenas tubagens.
A evolução para máquinas mais rápidas, mais pequenas, mais compactas e menos dispendiosas aumentou a necessidade de medir o caudal de fluidos em tubos de pequeno diâmetro e densamente espaçados. Os exemplos incluem semicondutores, produtos farmacêuticos, biofarmacêuticos e ciências da vida, processamento de alimentos, aquecimento, ventilação e ar condicionado, e qualquer aplicação de água ultrapura.
As aplicações em tubos pequenos e espaços confinados requerem um novo método de medição e contagem, e não apenas em termos de tamanho.
Os fabricantes procuram tecnologia que seja precisa, eficiente e económica, com facilidade de utilização, custos de instalação baixos ou nulos, dados fiáveis e baixo consumo de energia.
Que aplicações para tubos pequenos estão a impulsionar a tendência nas medições microfluídicas?
Fabrico de semicondutores
A indústria dos semicondutores revolucionou a forma como miniaturizou a tecnologia de fabrico. Os fluidos de microfluxo são utilizados para limpeza, enxaguamento, arrefecimento, revestimento e outros processos vitais. Por exemplo, o processo de arrefecimento do equipamento é efectuado no interior da própria máquina, utilizando tubos muito pequenos, densamente espaçados, até 10 mm de diâmetro.
Ensaios laboratoriais e misturas medidas
No sector farmacêutico, o processo de criação e produção em massa de medicamentos implica uma dosagem muito precisa dos vários componentes da receita. Desde os testes laboratoriais até à dosagem e mistura, são medidos vários tubos para as várias substâncias activas e inactivas que compõem o produto final.
Estas medições devem ser sempre ultra-precisas para garantir a máxima qualidade, segurança e eficácia.
Eficiência do aquecimento, da ventilação e do ar condicionado
O controlo dos caudais nas tubagens de AVAC ajuda a poupar energia e água, bem como a cumprir os regulamentos ambientais. A recuperação e reciclagem de condensados dos sistemas AVAC são outras medidas de poupança de custos e de prevenção de resíduos que envolvem bombas de condensados compactas e sistemas de retorno.
Deteção de fugas
A prevenção de perdas é uma necessidade fundamental, independentemente da dimensão da indústria ou da aplicação. A deteção precoce de fugas em tubagens nos processos de fabrico a montante e a jusante é necessária para impedir rapidamente derrames que, de outra forma, seriam dispendiosos. A medição exacta do fluxo de fluido pode detetar perdas de fluido e tubos vazios.
Transferência de propriedade
É necessária uma elevada precisão na medição de fluidos para garantir que os produtos fluidos entregues pelos fornecedores aos compradores são enchidos com o volume esperado. Quer se trate do enchimento de frascos de vacinas ou da distribuição de bebidas em fontes, o medidor de caudal utilizado tem de ser concebido para cumprir os requisitos de precisão especificados.
Mandatos locais
As novas directivas locais destinadas a controlar o consumo de água em zonas de seca criaram a necessidade de dispositivos de medição de caudal para os consumidores. O controlo do consumo doméstico de água permitirá aos consumidores tomar medidas para evitar penalizações por consumo excessivo.
Porque é que o tipo de fluido a medir é importante?
A água ultrapura, ou seja, a água purificada de acordo com os mais elevados padrões, é um elemento essencial em sectores como o fabrico de semicondutores e de produtos farmacêuticos.
Como todos os contaminantes são removidos, a água ultrapura não tem condutividade que possa ser medida ou detectada por um dispositivo de medição de caudal do tipo eletromagnético. Em contrapartida, o método de medição de caudal ultrassónico baseado no tempo de trânsito é ideal devido às propriedades da água ultrapura.
Quais são as principais vantagens dos medidores de caudal ultra-sónicos em relação às tecnologias tradicionais?
Os medidores de caudal ultra-sónicos medem a velocidade do fluxo em tubos. Em comparação com os caudalímetros electromagnéticos, caudalímetros de massa, caudalímetros de turbina e outros, a maior vantagem da medição ultra-sónica do caudal de fluidos é o facto de ser completamente não intrusiva.
Todas as outras tecnologias são muito mais caras, porque não só é preciso comprar o medidor de caudal, mas também pagar aos soldadores que vêm cortar os tubos, soldar as flanges, etc.
Com soluções ultra-sónicas como o S-Flow da Fuji Electric, é possível medir diretamente perto do equipamento do consumidor, fixar o dispositivo à volta do tubo e começar a medir sem parar e sem modificar o tubo. É uma solução de muito baixo custo.
Como é que os medidores de caudal ultra-sónicos integrais, como o S-Flow, enfrentam os desafios colocados por tubos pequenos?
Esta nova abordagem utiliza dispositivos de medição pequenos e compactos para integrar as medições no equipamento de fabrico, em vez de o fazer no exterior.
Para além das principais vantagens de um design não intrusivo, estes medidores com pinça são especificamente concebidos para pequenas tubagens e espaços confinados e são fornecidos de série com uma precisão de ±2,0%. São significativamente mais pequenos do que as tecnologias convencionais, uma vez que o sensor de caudal e o transmissor estão integrados para poupar espaço.
Leves e compactos, são fáceis de instalar em tubos existentes no interior de máquinas de produção, enquanto estas ainda estão a funcionar, e sem necessidade de massa lubrificante, modulação de tubos ou ajuste da distância entre sensores.
Os medidores ultra-sónicos de caudal de fluidos deste tipo são adequados para uma grande variedade de aplicações com diâmetros de tubo tão pequenos como 6 mm e para uma vasta gama de materiais de tubo e fluidos. Os caudais altamente precisos são rapidamente apresentados graças ao processamento de sinais digitais utilizando o método de tempo de trânsito, com um tempo de resposta de 0,5 segundos.
Com um sensor de temperatura integrado opcional, o caudal e a temperatura podem ser medidos simultaneamente. As instalações obtêm uma série de benefícios, incluindo poupanças em equipamento, energia e fugas, bem como melhorias no processo de produção e na conformidade.
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Fácil de instalar, basta apertar 4 parafusos e não é necessária massa lubrificante.
Sensor de caudal e transmissor integrados que poupam espaço.
Está disponível um sensor de temperatura como opção para a medição simultânea do caudal e da temperatura.
Capacidade de medição em tubos de DN8 a DN32.
Ecrã LED de duas linhas de fácil leitura.
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