Como é que se mede o caudal mássico ou volumétrico de um líquido, água, gás ou vapor?
Tudo o que precisa de saber sobre medição de caudal.
Os nossos especialistas explicam a definição, funcionamento e princípioVamos mostrar-lhe os diferentes tipos de medidores de caudal, como instalá-los e como proceder à sua manutenção.
Os medidores de caudal medem o caudal de fluidos através de tubos e são utilizados na maioria dos processos industriais. Existem várias categorias de medidores de caudal. Para escolher o tipo mais adequado para uma determinada aplicação, é importante ter em conta as condições do processo, a gama e a precisão pretendidas, os requisitos de limpeza do fluido e se este será utilizado para medir líquidos ou gases.
Qual é a definição de um medidor de caudal?
É feita uma distinção entre caudalímetros volumétricos e caudalímetros mássicos. Um medidor de caudal volumétrico é um instrumento versátil que mede a quantidade de fluido (volume) que passa por um determinado ponto num determinado tempo. Este dispositivo mede o volume e o caudal do fluido que passa através de um tubo, geralmente um fluxo líquido como a águaa caudal de gás e um caudal de vapor.
Alguns instrumentos de medição medem o caudal mássico, ou seja, a massa de fluido que passa através de um tubo durante um determinado período de tempo. A conversão entre o caudal volúmico e o caudal mássico é possível quando a densidade do fluido é conhecida e outras características, como a pressão e a temperatura, também são conhecidas.
Nota: Os medidores de caudal e os indicadores de caudal não devem ser confundidos, uma vez que os indicadores de caudal não medem o valor do caudal, mas indicam simplesmente se o fluido está ou não a passar por um circuito.
Qual é a unidade de medição do caudal?
O caudal volumétrico utilizado para medir o caudal de líquidos e gases, geralmente representado pelo símbolo Q, é normalmente expresso em m3/h ou l/s.
O caudal mássico é expresso em gramas por segundo (g/s) ou quilogramas por hora (kg/h). Um erro comum cometido quando se instalam medidores de caudal é confundir contadores totais com unidades de caudal.
Os contadores totais medem o caudal que passou pelo contador desde que este foi ligado pela primeira vez.
Como é que escolho o medidor de caudal correto?
Os caudalímetros modernos são fabricados com recurso a numerosas tecnologias, que exploram uma variedade de fenómenos físicos. A sua investigação e seleção exigem a verificação de um certo número de parâmetros.
Os medidores de caudal para aplicações de líquidos e de gases não são iguais, pelo que é necessário ter em conta o que vai passar pela tubagem.
Por exemplo, é necessário saber se se está a medir o fluxo de líquido, de gás (por exemplo, ar) ou de vapor.
- Medidor de caudal volumétrico ou mássico
A maior parte dos medidores de caudal são capazes de medir caudais volumétricos, mas em alguns casos pode ser desejável medir também caudais mássicos.
- Condições de funcionamento do fluido
Qual é a pressão máxima do fluido a ser medido?
Qual é a temperatura mínima e máxima do fluido a ser medido?
A capacidade de um sensor para medir a temperatura depende do seu tipo.
Alguns sensores só são adequados para medir uma única temperatura, enquanto outros podem medir uma vasta gama de temperaturas.
Quais os caudais mínimo e máximo que vai medir?
Tamanho do tubo- Perdas de pressão
Para um caudal baixo, as perdas de pressão induzidas pela instalação de um medidor de caudal são um fator de custo importante.
Minimizar a perda de pressão significa minimizar as perdas por fricção na tubagem.
Um dos principais objectivos da conceção de um medidor de caudal é minimizar ao máximo a perda de pressão por atrito.
A perda de carga através de um medidor de caudal deve ser mínima e constante em diferentes condições de funcionamento.
- O ambiente externo
- Condições de instalação:
De um modo geral, as condições de instalação dos futuros caudalímetros também têm de ser tidas em conta.
Quando uma rede de tubagens tem curvas, válvulas, mudanças de diâmetro e outras irregularidades, ocorrem perturbações no escoamento do fluido e algumas tecnologias de medição são sensíveis a essas perturbações.
Para evitar erros de medição causados por estas perturbações, é necessário colocar um comprimento suficiente de tubo reto à frente do medidor de caudal, de modo a que o escoamento do fluido não seja perturbado.
Este comprimento reto de tubo à frente do medidor de caudal é expresso em função do diâmetro do tubo (DN).
Outros factores a considerar incluem a precisão e a repetibilidade do medidor de caudal, mas também o sinal de saída analógico ou de impulsos e o protocolo de comunicação.
- A exatidão deve ser estável, ou seja, a variação do erro de medição quando o ambiente de funcionamento se altera deve estar dentro de um intervalo fixo.
- O medidor de caudal deve ter uma elevada repetibilidade, ou seja, a diferença entre duas medições consecutivas deve estar dentro de um intervalo fixo. Isto assegura que o medidor pode medir o mesmo caudal em diferentes condições de pressão e com caudais de entrada variáveis.
- O sinal de saída está disponível como 4-20mA, 0-10V, 4-20mA/0-10V, impulso, digital HART, MODBUS.
Como funciona um medidor de caudal e qual é o seu princípio?
Alguma vez se interrogou sobre o funcionamento de um medidor de caudal? Vamos discutir as diferentes tecnologias populares para medir o caudal de líquidos, gases e vapor.
Quais são as diferentes tecnologias de caudalímetros?
Os medidores de caudal electromagnéticos são constituídos por um transmissor e um sensor que medem o caudal.
Quando um fluido passa através de um tubo, o sensor eletromagnético do medidor de caudal colocado externamente mede uma tensão induzida gerada pelo líquido. O transmissor mede a tensão produzida pelo sensor e converte-a num valor de caudal. Um medidor de caudal eletromagnético mede o caudal utilizando um par de eléctrodos e um conjunto de bobinas. As bobinas do medidor de caudal eletromagnético são accionadas pelo transmissor em resultado das correntes aplicadas. Uma vez alimentado, forma-se um campo magnético entre as duas bobinas. Quando o tubo está cheio e o fluido começa a fluir, a força do campo magnético separa as partículas carregadas negativamente e positivamente do fluido.
A Lei de Faraday, descrita matematicamente como E = k*B*D*V, é um princípio de fluxo para medidores de fluxo magnéticos.
A tensão induzida (E) é diretamente proporcional à velocidade (V) do fluido que circula no campo magnético (B).
O circuito do elétrodo transmite a tensão induzida ao transmissor, que a converte numa medida quantitativa.
O volume do fluido é estimado a partir desta velocidade conhecida e da área da superfície do tubo.
Porquê escolher um medidor de caudal eletromagnético?
- Económica para líquidos como água, águas residuais, produtos químicos agressivos e lamas
- Manutenção reduzida (não sensível a partículas, sem partes móveis, sem obstruções)
- Vasta gama de aplicações (materiais de revestimento, opções de eléctrodos, diâmetros de tubos)
- Medição bidirecional
- Medição altamente dinâmica (medição de caudais volumétricos muito pequenos e muito grandes)
Medidores de caudal ultra-sónicos :
Método da diferença de tempo de trânsito. Este método baseia-se no facto de a velocidade de transmissão de um sinal de ultra-sons depender da velocidade de fluxo do meio. Uma onda ultra-sónica que viaja com o fluxo viaja mais depressa do que uma onda que viaja contra o fluxo. São instalados dois transdutores opostos um ao outro na parede exterior do tubo. Cada um dos transdutores emite um impulso ultrassónico e detecta a diferença no tempo de trânsito do impulso para calcular o caudal.
Porquê escolher um medidor de caudal ultrassónico?
Os medidores de caudal ultra-sónicos não intrusivos com pinça oferecem uma série de vantagens:
- Elevada dinâmica de medição
- Sem interrupção do processo durante a instalação
- Sem contacto direto com o fluido
- Baixos custos de instalação
- Manutenção reduzida
- Disponível como caudalímetro ultrassónico portátil
Medidores de caudal e depressores de pressão diferencial
Tecnologia por sensor de pressão diferencial (DP) para a medição do caudal com um depressor utiliza uma variação do princípio de Bernoulli para medir o fluxo volumétrico de um fluido num tubo.
Na nossa aplicação do princípio de Bernoulli, afirma-se que a velocidade do fluxo aumenta e a pressão diminui à medida que o fluxo passa por uma restrição no tubo. Isto permite-nos determinar o diferencial de pressão através da restrição. A raiz quadrada desta pressão diferencial é proporcional ao caudal. Um caudalímetro de pressão diferencial (DP) é constituído por dois elementos, um elemento primário que provoca uma queda de pressão e um elemento secundário (um transdutor de pressão) para medir a pressão diferencial.
Porquê escolher um caudalímetro de pressão diferencial com despressurizador?
- Dispositivo simples, sem partes móveis
- Económico
- Instalação em qualquer posição
- Vasta gama de aplicações e processos (gases, líquidos, vapor)
Como é que instalo um medidor de caudal?
Ao instalar medidores de caudal, lembre-se de instalar o medidor numa secção reta da tubagem para eliminar as perturbações causadas por curvas, válvulas e outras obstruções.
Como é que configuro um medidor de caudal?
Para instalar um medidor de caudal, é necessário colocá-lo em funcionamento.
Colocação em funcionamento
A instalação dos instrumentos e a ligação das tubagens é conhecida como colocação em funcionamento.
Trata-se de um trabalho complexo que exige uma equipa de pessoas qualificadas e com uma grande experiência.
Esta operação pode ser efectuada por técnicos com formação em instrumentação ou pelos serviços técnicos do fabricante.
Formação em medidores de caudal
A fase de formação do utilizador é muito importante para configurar o medidor de caudal de acordo com as expectativas.
Esta formação garante que o utilizador sabe ler o ecrã do medidor de caudal e utilizar o menu de configuração e os parâmetros.
O utilizador poderá colocar todas as questões que tenha.
Como é que faço a manutenção de um medidor de caudal?
A importância de manutenção eficaz e regular dos caudalímetros é que, em funcionamento normal, os caudalímetros estão expostos a uma grande variedade de contaminantes.
Estes podem estar na forma de sólidos suspensos transportados pelo meio que está a ser medido (como sujidade na água) ou depósitos líquidos/sólidos formados na superfície exterior do medidor de caudal (como incrustações ou produtos corrosivos). Para minimizar o risco de entupimento e garantir medições precisas durante longos períodos, o medidor deve ser limpo regularmente.
Idealmente, um medidor de caudal deve ser limpo uma vez por ano, ou ainda mais frequentemente se estiver exposto a condições particularmente adversas.
A limpeza regular evita a acumulação de sujidade e outros bloqueios nos seus medidores, eliminando leituras falsas e assegurando que obtém uma medição exacta sempre que os utiliza.
Os medidores de caudal não intrusivos têm a vantagem de não estarem em contacto direto com o fluido e de não necessitarem de qualquer manutenção.
A calibração é importante porque garante leituras exactas. Se um medidor não estiver corretamente calibrado, não fornecerá dados fiáveis que possam ser utilizados para a manutenção e melhoria da instalação. Também é importante calibrar os medidores antes de serem colocados em funcionamento, uma vez que uma má calibração pode levar a uma diminuição da precisão ao longo do tempo. A calibração garante que as medições são efectuadas num ponto consistente que fornece sempre resultados precisos.
A melhor forma de garantir a precisão contínua do seu equipamento é através de testes, manutenção e calibração contínuos.
Um caudalímetro bem conservado funcionará de forma mais eficiente do que um que não o seja, o que significa custos de funcionamento mais baixos para a sua empresa.
Como testar um medidor de caudal e calibrar um medidor de caudal?
Um medidor de caudal deve ser calibrado regularmente para garantir que continua a fornecer leituras precisas.
A calibração é o processo de verificação de que o medidor está a funcionar corretamente e a fornecer leituras precisas.
A calibração deve ser efectuada de acordo com as especificações do fabricante, normalmente numa base anual.
A calibração do medidor de caudal envolve a comparação da sua saída com uma entrada conhecida.
A calibração é normalmente efectuada pelo fabricante ou fornecedor do equipamento de medição de caudal. No entanto, se o período de garantia tiver expirado ou se o fabricante ou fornecedor não fornecer um serviço de calibração, pode enviar o seu medidor de caudal a uma empresa especializada para calibração.
Onde são utilizados os caudalímetros?
As várias categorias de medidores de caudal são utilizadas para medir e controlar o caudal numa série de aplicações, incluindo a indústria do papelmineração e metalurgia, água e águas residuaisprocessos alimentares, produtos químicos e petroquímicos, petróleo e gás.
São adequados para uma vasta gama de aplicações, desde líquidos limpos ou contaminados, a gases altamente corrosivos ou abrasivos, ou vapor saturado e sobreaquecido. A escolha da tecnologia depende da aplicação e dos condicionalismos do ambiente industrial.
A Fuji Electric France pode ajudá-lo a encontrar o medidor de caudal certo para a sua aplicação.
ref : FSV-L
