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INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE
vazão
Professor Miguel Neto
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Conceito de vazão
• Definição: É a quantidade de fluido que passaatravés de uma seção de uma tubulação oucanal por unidade de tempo.
Q = vazão
V = velocidade ouA = área
• Unidade de medida: m³/s, m³/h, GPM, kg/s,etc.
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Tipos de vazão
• Vazão volumétrica (Qv): É a quantidade emvolume que atravessa uma seção em umintervalo de tempo.
V = volume
t = tempo
• Vazão mássica (Qm): É quantidade em massaque atravessa uma seção em um intervalo detempo.
m = massa
t = tempo
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Conversão de unidades de medida de vazão volumétrica
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Conversão de unidades de medida de vazão mássica
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EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE
Q1 = Q2Q1 = V1 . A1 e Q2 = V2 . A2
V1 . A1 = V2 . A2
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Equação de Bernoulli
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Exemplos de aplicação
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Tipos de medidores:
1 – Elementos deprimogênios.
2 – Lineares.
3 – Volumétricos.
4 – Em canais abertos.
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Elementos Deprimogênios
A medição de vazão é feita com base na pressãodiferencial.
ou
Pode ser por:
• Placa de orifício.
• Bocal.
• Tubo de Venturi.
• Tubo de Pitot.
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Simbologia para os elementos deprimogênios
• Placa de orifício e bocal.
• Tubo de Venturi.• Tubo de Venturi.
• Tubo de Pitot.
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Aplicação dos métodos de medição de vazão por elementos
deprimogênios
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Extrator de raiz quadrada
• São unidades aritméticas que tem a função de permitir quevalores medidos pelos transmissores representem a vazãomedida, isso porque, a relação entre a pressão e vazão não émedida, isso porque, a relação entre a pressão e vazão não élinear e sim quadrática.
• Esta função pode estar incorporada ao transmissor, estarseparada como um instrumento ou até mesmo ser umafunção executada via software em sistema de controle.
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Extrator de raiz quadrada
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Integrador de vazão
• É um instrumento que tem o objetivo apurar o• É um instrumento que tem o objetivo apurar oconsumo, ao longo de um tempo pré-estabelecido, de um determinado fluido.
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Exemplos de aplicação
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Continuação - Exemplos de aplicação
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Placa de orifício
• Orifício concêntrico: utilizado para líquido, gases evapor que não contenham sólidos em suspensão.vapor que não contenham sólidos em suspensão.
• Orifício excêntrico: utilizado em fluido contendosólidos em suspensão
• Orifício segmental: alta porcentagem de sólidos emsuspensão.
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Bocal
• É, em muitos aspectos um meio termo entre aplaca de orifício e o tubo Venturi. O perfil dosbocais de vazão permite sua aplicação emserviços onde o fluído é abrasivo e corrosivo.
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Medidor Venture
Os fluidos sob pressão, na passagem através deOs fluidos sob pressão, na passagem através de
tubos convergentes ganham velocidade e
perdem pressão, ocorrendo o oposto em tubos
divergentes.
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Tubo de Pitot• A diferença entre a pressão total e a pressão
estática da linha nos fornecerá a pressãodinâmica a qual é proporcional ao quadradoda velocidade.
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Medidores lineares
Produzem um sinal de saída diretamenteproporcional à vazão. Podem ser:
• Medidor de área variável: Rotâmetro
• eletromagnético• eletromagnético
• Ultrassônico
• Turbina
• Coriolis
• Vortex
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Aplicação dos métodos lineares de medição de vazão
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Medidor de área variável: Rotâmetros
• Rotâmetro são medidores de vazãopor área variável nos quais umflutuador varia sua posição dentro deum tubo cônico, proporcionalmente àvazão do fluido.vazão do fluido.
• A perda de carga é constante.
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Medidor eletromagnético de vazão
O princípio se baseia na lei de Faraday, isto é, uma corrente elétrica é induzidanum condutor se ele se move em um campo magnético ou vice-versa.
Um tubo de material não magnético contém duas bobinas que geram um campomagnético B no seu interior. Dois eletrodos são colocados em lados opostos dotubo e em direção perpendicular ao campo.
O fluido faz o papel do condutor e a tensão V gerada tem relação com avelocidade do fluxo e, portanto, com a sua vazão.
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Medidor tipo Turbina
Seu princípio de funcionamento está baseado nomovimento relativo da turbina, devido ao fluxo, emrelaçãoao sensor (composto por umimã permanente e umabobina), gerando uma diferença de potencial cujafrequênciaéproporcionalà vazãodo fluido.frequênciaéproporcionalà vazãodo fluido.
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Medidor tipo Coriolis
• Efeito Coriolis: O Efeito Coriolis éuma força inercial.
• O efeito Coriolis pode serdemonstrado pela lei domovimento de newton tendo umponto referencial.
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Medidor tipo Coriolis
Os tubos de medição são submetidos a uma oscilação.Quando umfluído qualquer é introduzido no tubo emvibração, o efeito do Coriolis se manifesta causando umadeformação, isto é, uma torção, que é captada por meio desensoresmagnéticosquegeramumatensãoemformatodesensoresmagnéticosquegeramumatensãoemformatodeondas senoidais.
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Um medidor Coriolis possui dois componentes:tubos de sensores de medição e transmissor.
Obs: Podemos encontrar o modelo com tuboreto .
Medidor tipo Coriolis
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Medidor tipo Vórtex
Consta de umanteparo de geometria definida colocadode forma a obstruir parcialmente uma tubulação emqueescoa umfluido, formando vórtices, que se desprendemalternadamente de cada lado do anteparo. a vazãovolumétricado fluido podeser medidapela contagemvolumétricado fluido podeser medidapela contagemdo número de vórtices.
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Medidores ultra-sônicos
• O medidor de vazão ultra-sônico sefundamenta no princípio da propagação deondas sonoras no fluido.
• Pode ser: por efeito doppler e por tempo detrânsito.trânsito.
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Aplicação: ultra-sônicos
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Aplicação: ultra-sônicos
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Volumétricos
São medidores que possuem uma relação bemdefinida entre o volume de produto que passapelo medidor e o acionamento de umdispositivo de medição.Podem ser:
• Medidor de Engrenagens Ovais
• Medidor de Lóbulos
• Disco de Nutação
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Aplicação dos métodos Volumétricos de medição de vazão
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Medidor de Engrenagens Ovais
O fluido circula entre as engrenagens e aparedes da câmara de medição.
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Medidor de Lóbulos
O fluido circula entre os lóbulos e as paredes dacâmara de medição.
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Disco de Nutação
O fluido preenche a câmara de medição fazendoo disco nutação girar
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Disco de Nutação
O fluido preenche a câmara de medição fazendoo disco de nutação girar.
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Medidores de vazão em canais abertos
Os dois principais tipos são:
• Vertedor
• Calha Parshall
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Aplicação dos métodos de medição de vazão em canais abertos
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Vertedor
Mede a altura estática do fluxo emreservatórios, que vertem o fluido de umaabertura de forma variável.
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Calha Parshall
É um tipo de Venturi aberto que mede a alturaestática do fluxo. É um medidor mais vantajosoque o vertedor, porque apresenta menor perdade carga e serve para medir fluidos com sólidosem suspensão.em suspensão.