Instalação correta do medidor de vazão!
Por incrível que pareça, um dos principais problemas quando medidor de vazão não está funcionando é por conta da sua instalação incorreta.
Eu perdi a conta de quantas instalações erradas eu já vi na minha vida e muita das vezes o diagnóstico sempre era uma surpresa para o cliente.
Tabela de conteúdo
- Funcionamento do medidor de vazão
- Medidor de vazão eletromagnético ou medidor de vazão magnético.
- Medidor de vazão do tipo Vórtex
- Medidor de vazão por pressão diferencial
- Medidor de vazão do tipo ultrassônico
- Medidor de vazão Coriolis
- O dimensionamento incorreto.
- Cartoon falando sobre a instalação correta do medidor de vazão
Funcionamento do medidor de vazão
No geral, cada medidor de vazão tem um funcionamento diferente por conta do princípio de medição. No entanto, alguns deles ou a grande maioria tem características semelhantes, como os requerimentos de instalação.
Em muitas aplicações, essas características são deixadas de lado, afetando completamente a performance do medidor de vazão.
Você sabe o motivo pelo qual são requeridos alguns trechos retos antes e depois de um medidor de vazão? Não, bom é bem simples.
Basicamente, o trecho reto é responsável por minimizar os efeitos da turbulência no medidor. Por mais que medidor não sofra muito por causa de velocidades não simétricas na tubulação ou turbulência. É recomendado, a utilização de trechos retos.
Alguns fabricantes citam que erros adicionais apresentados nos medidores em testes por causa da falta de trecho reto são de 0.1 a 1,5% na medição.
Para fechar, vamos falar um pouco sobre a diferença entre vazão laminar e turbulenta.
- Vazão ou escoamento laminar: É existem o mínimo de agitação nas várias camadas deste fluido enquanto escoa pela tubulação. Também é conhecido como regime laminar. Outra definição seria quando o vector velocidade (Lembra da aula de física, rs) é quase constante em cada parte do fluido.
- Vazão ou escoamento turbulento: Basicamente é o oposto do regime laminar, certo? Isto quer dizer, que o movimento do fluido é caótico dentro da tubulação, e a partículas do fluído ficam variando apresentando trajetórias diferentes de instante a instante.
Como já comentado, os requisitos de instalação irá variar dependendo do tipo de medidor de vazão que estiver utilizando.
Pensando nisso, separei 5 tipos de medidores de vazão onde podemos falar um pouco sobre os requerimentos.
Medidor de vazão eletromagnético ou medidor de vazão magnético.
Um dos medidores de vazão mais aplicadas, por ai, certo? O medidor de vazão magnético, é um medidor volumétrico, que também pode ser utilizado para medição de vazão quando a densidade do fluido é informada.
Em aplicações especiais, o medidor recebe o valor de densidade constantemente de um densímetro. Podemos achar este tipo de aplicação em mineração, mais especificamente na parte de medição de polpa de minério.
Recomenda-se na instalação do medidor de vazão magnético o mínimo de 5 x o diâmetro na montante do medidor e 2 x o diâmetro na jusante em relação ao trecho reto.
No entanto, alguns fabricantes requerem 10 x na montante e 5 vezes na jusante.
Além disso, alguns fabricantes dizem que não é necessário trecho reto antes ou depois do medidor para funcionamento adequado.
Realmente, muitos fabricantes já tem esse discurso, no entanto, o erro do medidor é bem maior do que o dimensionado.
Normalmente, os medidores de vazão magnéticos são instalados em linhas, mas existem modelos de são instalados por inserção.
Você pode consultar a norma ISO 6817 em caso de dúvidas.
Medidor do tipo Vórtex
Um medidor de vazão cada vez mais utilizado por sua flexibilidade é o medidor de vazão do tipo vórtex. Este medidor pode ser aplicado para medição de líquidos, gases e medição de vapor.
O medidor do tipo Vórtex é um medidor volumétrico, no entanto, sua principal aplicação são em processos onde é necessário medição de massa ou medição mássica.
Para isso, o transmissor possui um computador de vazão, que coleta informação do sensor de vazão, sensor de temperatura e alguns casos de um transmissor de pressão.
Com estas informações, o medidor de vazão do tipo vórtex faz os cálculos necessários para fazer a medição de massa.
Dependendo da instalação o medidor de vazão Vórtex requerer diferente cenários para funcionamento adequado, vou colocar alguns cenários abaixo relacionado ao trecho reto.
- Redução por um tamanho de diâmetro nominal: 15 x DN Montante e 5 x DN Jusante
- Curva simples de 90°: 20 x DN Montante e 5 x DN Jusante
- Curva dupla ( 2 x 90°, curvas opostas): 25 x DN Montante e 5 x DN Jusante
- Curva dupla 3D ( 2 x 90°, opostos): 40 x DN Montante e 5 x DN Jusante
- Peça em T: 20 x DN Montante e 5 x DN Jusante
- Expansão: 17 x DN Montante e 5 x DN Jusante
- Válvula de controle: 50 x DN Montante e 5 x DN Jusante
- Etc
DN = Diâmetro nominal
Você pode consultar a norma ISO/TR 12764 caso tenha mais dúvidas.
Medidor de vazão por pressão diferencial
Diferente dos outros medidores de vazão, o medidor de vazão por pressão diferencial pode utilizar diferente tipos de elementos primários para medição de vazão.
Por exemplo, a placa de orifício que é um dos elementos primários mais comuns.
No entanto, você pode utilizar pitot, annubar, bocal, venturi, entre outros.
Cada elemento primário traz características diferentes, como requisitos de instalações específicos e o trecho reto também é uma destas características.
Vou utilizar como exemplo uma placa de orifício convencional e uma placa de orificio condicionadora.
O trecho reto requerido em uma placa de orifício depende da relação beta de toda a instalação e do tipo de componentes a montante na tubulação.
Em uma placa de orifício “padrão integral” com um lado de entrada a montante beta de 0,4. O trecho reto a montante pode variar até 20 diâmetros e 10 diâmetros a jusante.
Caso decida utilizar uma placa de orifício com condicionamento e um beta de 0.4, o trecho reto variam de 2-6 diâmetros.Você pode consultar a norma ISO 5167 se tiver dúvidas.
Medidor do tipo ultrassônico
Existem dois tipos de medidores de vazão ultrassônicos, o que funcionam com efeito Doppler e outros com tempo de trânsito.
A aplicação deste tipo de medidor é bem ampla, deste medição em processo em linha e fora, conhecidos como clamp-ons. Além de aplicações de custódia em indústrias de petróleo, como por exemplo em medição gás.
A instalação adequada do medidor seguindo trecho reto e todas outras solicitadas, minimiza os erros na medição. Normalmente, as recomendações irão ser diferentes dependendo do fabricante do instrumentos, mas normalmente as recomendações para aplicação em processo são:
- Uma curva ou T: 5 x DN Montante e 3 x DN Jusante
- Bomba: 15 x DN Montante e 3 x DN Jusante
- Duas curvas em 90° fora do plano: 5 x DN Montante e 3 x DN Jusante
- Válvula de controle: 10 x DN Montante e 3 x DN Jusante
Medidor Coriolis
Seguindo na contra-mão dos outros medidores citados aqui, o medidor de vazão Coriolis não requer trecho reto em sua instalação.
No entanto, existem outros requerimentos de instalação, caso você tenha bolhas de ar no produto, partículas, a medição seja de gás, ou medição de líquido.
Cada uma desses pontos tem solicitados específicas para uma melhor performance do medidor de vazão Coriolis
O dimensionamento incorreto.
Um exemplo disso, seria um medidor magnético para medição de água desmineralizada e como bem sabemos, essa aplicação não irá funcionar.
Ah, tem um problema clássico e ele acontece quando existe a necessidade de medir um novo ponto de vazão. O usuário visando resolver a aplicação de forma rápida, decide pegar um medidor do estoque.
No entanto, nem sempre esse medidor de vazão atenderá essa nova aplicação.
Cada medidor é dimensionado para uma aplicação específica.
Cartoon falando sobre a instalação correta do medidor de vazão
Ele traduz a surpresa do usuário em uma instalação que o medidor de vazão não está funcionando corretamente, mas quem está olhando de fora, consegue ver claramente os erros. Não temos para onde fugir, a maioria dos medidores exigem condições mínimas de instalação para seu funcionamento.
Caso você não siga as recomendações, duas coisas podem acontecer:
- O medidor pode apresentar um erro muito maior do que o especificado.
- O medidor nem vai se dar ao trabalho de funcionar, pois está fora das condições recomendadas.
Sempre siga as recomendações dos fabricantes, não tende “dar um jeitinho”.
Para finalizar, existem fabricantes com mensagens que tal medidor – normalmente, magnético – não precisa de trecho reto e nem de tubulação completamente preenchida para funcionar. Bom, eu sempre recomendo ler aquelas letrinhas ilegíveis nos manuais técnicos.
Você irá se surpreender!
O medidor pode até funcionar, mas o erro apresentado não será o mesmo que em instalação onde recomendações mínimas são implementadas.
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Fabrício Andrade
Tenho 12 anos de experiência no mundo da Automação industrial, comecei minha carreira na JAT Instrumentação, depois trabalhei na Emerson Automation Solutions e Endress+Hauser. Tive a chance de implementar projetos, ministrar treinamentos e resolver problemas em diversas empresas no Brasil e Latina América. Trabalhei por 3 anos na Alemanha em um e-commerce de automação industrial e hoje sou gerente de marketing digital global na Endress+Hauser Suiça focado em IIoT. Além disso, sou cartunista e baterista nas minhas horas de folga.
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Urai
outubro 27, 2017 em 3:26 amMedidor instalado com fluxo descendo
ronaldo araújo
abril 22, 2018 em 5:07 pmmuito bom esse blog. me ajudou com uma dúvida simples mas que não achava em nenhum lugar. Pena que não resolveu meu problema, mas já eliminou uma possibilidade rsrs
Everton
outubro 7, 2018 em 2:22 pmBoa tarde. Estou gostando muito do que é postado aqui por você. Parabéns!
Eu já vi placas de orifício instaladas a montante e a jusante a válvulas de controle. Minha dúvida, qual é o ponto correto de instalação da placa de orifício em relação a válvula de controle e o porquê.
Obrigado. Abraços.
VIVIANE
fevereiro 6, 2019 em 1:53 pmQual seria o requerimento de instalação para o medidor de vazão coriolis, cuja amostragem aproveita o diferencial de pressão provocado por placa de orifício, visto que o fluido é petróleo, porém há passagem de água emulsionada no petróleo?
Anônimo
fevereiro 6, 2019 em 9:14 pmOlá Viviane,
Respondi por email, mas segue aqui a resposta conforme cenário apresentado:
– A melhor forma de instalar grande parte dos medidores de vazão é na vertical com fluído subindo.
– Quando existir bolhas ou gases, a recomendação é instalar o sensor na horizontal com a “barriga” para baixo.
– Quando existir sólidos, a recomendação é instalar ou na vertical ou na horizontal com sensor de cabeça para baixo.
Na sua aplicação, pelo que entendi a placa de orifício serve para criar um DP e dessa forma criar uma vazão para o bypass onde está instalado o Coriolis com foco na medição de densidade. Isso se dá por que o fluído tende a ir para onde tem menor resistência, para criar vazão no bypass você precisa criar uma resistência no processo.
O Medidor de vazão e densidade Coriolis é composto do sensor + transmissor e ambos são o densímetro (Coriolis+densímetro na foto). Quando existe bolhas ou um produto emulsionado, isso gera uma queda na densidade pois, você tem mais de um produto.
Para isso os medidores Coriolis tem funções especiais de correção conforme API MPMS capítulo 20.1 com relação Net Oil volumes e Water cut %.
Cada fabricante irá variar como isso é feito.
Por conta disso, acho que o melhor é realmente entender com a Emerson se tudo está configurado, instalado e calibrado de forma adequada.
Espero ter ajudado.
Saulo Garcia Campos
fevereiro 16, 2019 em 2:56 pmFalar que o trecho reto é para mudar o regime de fluxo de laminar para turbulento é um grande erro, como escrito acima.
Número de Reynolds: Laminar: Re < 2300 / Transiente: 2300 < Re 4000)
Por exemplo, a utilização de placas de orifício abaixo de número de Reynolds de 5000 somente é possível se a faixa de utilização for muito pequena ou quase pontual, uma vez que a alta variação do coeficiente de descarga neste intervalo infere em erros elevados. Devido a isto a maioria das normas e literatura não recomendam esta aplicação, pois coeficiente de descarga encontra-se dentro do intervalo de escoamento laminar e de transição.
Por isso, os trechos retos jamais deverão transformar um regime turbulento em regime laminar. Os motivos de sua utilização são outros. Além disso, há uma grande confusão sobre regime turbulento e as turbulências do tipo cross-flow, swirl, non-symmetry; para os quais são utilizados condicionadores ou retificadores de fluxo para uma adequação para a medição.
Anônimo
fevereiro 16, 2019 em 7:37 pmOlá Saulo,
Obrigado pelo comentário, alterei esse trecho para uma melhor explicação, pois acredito que não expressei-me de forma adequada. o trecho reto é responsável por minimizar os efeitos da turbulência no medidor. Por mais que medidor não sofra muito por causa de velocidades não simétricas na tubulação ou turbulência.
Hoje em dias, alguns fabricantes até dizem que seus medidores eletromagnéticos podem ser utilizados sem trecho erro, mas isso pode gerar um erro adicional na medição de até 1.5%.
Fabrício
Saulo Garcia Campos
fevereiro 16, 2019 em 8:29 pmMuito bom Fabrício. Você está de parabéns pelo Site.
Apenas corrigindo meu comentário eu escrevi errado o começo. O correto era: “Falar que o trecho reto é para mudar o regime de fluxo de turbulento para laminar é errado …”.
E seu texto agora está conceitualmente correto. Sugiro apenas as seguintes correções de alguns erros de digitação: “o trecho reto é responsável por *minimizar* os efeitos da *turbulência* no medidor”.
Grande abraço.
Leandro
maio 30, 2020 em 6:59 pmEm uma instalação de medidor de vazão por diferencial de pressão, qual a melhor posição para a instalação dos pontos de pressão na tubulação? Na parte superior, inferior ou na lateral ? Em 2 situações liquido e gasoso e o porque ? Desde já agradeço a ajuda.
Vitchenzo
janeiro 14, 2021 em 4:09 pmOlá, estou em dúvida sobre como medir o fluxo de água no meu sistema. Todos os fluxometros que eu procurei sinalizam em seu manual que não pode instalar o sensor na sucção da bomba. Vou detalhar meu processo:
Temos a caixa d’agua, o sensor vai ficar na tubulação de saída da caixa, após o sensor terá uma válvula de esfera e após isso a sucção da bomba centrífuga. A tubulação vai contemplar todos os requisitos de posicionamento e distâncias necessários.
Então, é possível ter a bomba nessa posição? Levando em conta que já terá pressão de água mesmo antes de ligar a bomba.
Anônimo
janeiro 28, 2021 em 10:45 pmOlá, caso todas distânciassejam mantidas e o manual do fabricante respeitado não tera problema. A válvula também precisa der uma distância do medidor se ela for de controle, caso seja apenas para abrir e fechar o fluxo não tem problem ficar mais próximo do medidor.
Brucce
fevereiro 20, 2024 em 12:11 pmBoa tarde. Sobre o medidor de vazão por pressão diferencial, mais especificamente os Tubos de Pitot, poderia falar suas características de instalação como fez como fez com a placa de orifício?