aula 9 vazão
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Instrumentação Básica
Técnico Integrado Semestral
Período: 2012-1
Prof.: Guilherme P. Colnago
Aula 9
Vazão
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Assuntos
ConceitosConceitos
Medição de VazãoMedição de Vazão
ExperiênciasExperiências
AplicaçõesAplicações
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AplicaçõesAplicações
Assunto
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Aplicações
Ventilação Engarrafamento
Medição de consumo
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Aplicações
Vazão em hidroelétricas
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Aplicações
Aerodinâmica: medição da vazão para calcular a velocidade.
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Aplicações
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Aplicações
Medição e controle de vazão para fabricação de produtos
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Aplicações
Minerioduto Aqueduto
Oleoduto Gasoduto
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ConceitosConceitos
Assunto
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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).
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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.
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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.
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Medição de VazãoMedição de Vazão
Assunto
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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.
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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.
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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.
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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
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Medição de VazãoÁrea variável
Rotâmetro
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Medição de VazãoPressão diferencial
Medidor genérico
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Medição de VazãoPressão diferencial
Tubo de Venturi
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Medição de VazãoPressão diferencial
Tubo de Pitot
Mostrar animação
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Medição de VazãoPressão diferencial
Placa de orifício
Bocal
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Medição de VazãoPressão diferencial
Tubo Dall
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Medição de VazãoPressão diferencial
Annubar – usa tubo de Pitot para medir vazão de gás em tubos.
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Medição de VazãoArrasto
Target (alvo)
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Medição de VazãoDeslocamento positivo
Rodas (engrenagens) ovais
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Medição de VazãoDeslocamento positivo
Disco nutante
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Medição de VazãoTurbina
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Medição de VazãoTurbina
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Medição de VazãoVariação Térmica
Filamento quente
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Medição de VazãoUltrassom Mostrar animação
Por tempo de “trânsito” (ida e volta)
Por efeito Doppler
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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
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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.
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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.
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ExperiênciasExperiências
Assunto
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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