O que eu preciso saber sobre o medidor de vazão eletromagnético?

Medidor de vazão eletromagnético

Este é um dos medidores de vazão mais aplicados em diversos segmentos, certo? A razão é bem simples pra isso acontecer. O custo do medidor de vazão eletromagnético é baixo, comparado a outros princípios de medição.

Além do mais, sua precisão e flexibilidade o torna o preferido em diversas aplicações.

Ah, você pode estar pensando: Ele já usou essa piada no cartoon antes. Sim, é verdade! Mas tomei a liberdade de utilizar novamente aqui de uma forma diferente 🙂

Este medidor de vazão é conhecido tradicionalmente como medidor de vazão eletromagnético, mas carinhosamente chamado de magnético ou medidor magnético.

Neste artigo, vou manter o tradicionalismo e utilizar medidor de vazão eletromagnético, tudo bem?

A ideia hoje é fazer uma abordagem geral sobre o medidor de vazão eletromagnético – desde o princípio de funcionamento, até os diagnósticos mais avançados.

Tópicos do artigo:

• Como funciona o medidor de vazão eletromagnético?
• Medição de vazão volumétrica ou de massa?
• Como dimensionar um medidor de vazão eletromagnético?
• Como instalar medidor de vazão eletromagnético?
• Aplicações interessante do medidor de vazão eletromagnético?
• Por que existem diferentes revestimentos nos medidores magnéticos?
• Quais as vantagens e desvantagens do medidor de vazão eletromagnético?

Como funciona o medidor de vazão eletromagnético?

Okay, vamos ao que interessa – o funcionamento do medidor eletromagnético. Primeiramente, vamos falar sobre a lei que rege o medidor e depois, como o medidor é composto. Finalizaremos falando sobre como a medição de vazão é realizada.

A lei de Faraday é a base do medidor de vazão eletromagnético. Mas aí, você pensa: “O que é essa lei?” A lei de Faraday é também conhecida como lei do eletromagnetismo.

Faraday descobriu que quando existe um campo magnético, existe uma interação com um circuito elétrico. Isso produzirá força eletromotriz, um fenômeno que é conhecido como indução eletromagnético.

Quando você vê por aí indutores, geradores, solenóides, transformadores, etc – tudo isso utiliza como base o que foi descoberto pelo nosso amigo Faraday.

Outra coisa que também foi descoberta  é que a tensão elétrica gerada é diretamente proporcional a velocidade do movimento e a força do campo magnético.

Medidor de vazão eletromagnético, finalmente!

Agora, temos base para falar do medidor de vazão eletromagnético, certo? O medidor pegou emprestado a lei de Faraday para realizar a medição de vazão volumétrica.

Baseado neste princípio, é importante lembrar que o medidor magnético só funciona em fluídos condutivos. Não tente aplicar este princípio em produtos sem condutividade ou em gases, por favor!

O medidor é composto por duas bobinas que são instaladas na parte superior e inferior do tubo de medição. Além disso, temos dois eletrodos em versōes básicas para fazer a medição da voltagem criada.

O revestimento faz o isolamento das bobinas, onde encontramos diversos materiais como borracha dura, teflon, cerâmica, entre outros.

As bobinas são responsáveis em criar um campo eletromagnético dentro do tubo de medição, ai existem discussões sobre que tipo de tensão é melhor AC ou DC ou até mesmo inverter os polos, enfim tópico avançado.

Quando o fluído passa através deste campo eletromagnético criado,  gera uma tensão que é medida com os eletrodos em ambas as laterais do medidor de vazão eletromagnético. Essa voltagem criada é diretamente proporcional a velocidade da vazão.

Parabéns, você sabe como medidor funciona 🙂

Medição de vazão volumétrica ou de massa?

O medidor magnético faz medição volumétrica – essa é a aplicação mais comum onde encontramos o medidor instalado.

No entanto, existem algumas aplicações de massa onde temos o medidor de vazão eletromagnético instalado e medindo a massa, mas qual o segredo?

Bom, para o medidor fazer o cálculo de massa é necessário uma informação. Quer adivinhar qual seria?  Se você pensou em mudar a unidade de medida, você errou! 🙁

Para medir a massa é necessário informar a densidade do produto. Não são todos os medidores magnéticos que possuem essa capacidade, mas essa limitação é dada apenas pelo modelo que você escolheu.

Os medidores eletrônicos com mais funções oferecem a possibilidade de se inserir o valor de densidade para realizar essa medição. No entanto, tenha cuidado! O valor de densidade não pode alterar para não causar erro na medição.

Caso queira uma medição mais precisa, outra solução é utilizar um densímetro na linha enviando informação para o medidor de vazão eletromagnético calcular a vazão de massa.

Como dimensionar um medidor de vazão eletromagnético?

Você pode dimensionar um medidor novo da sua casa, saiba disso? Vou te dar algumas opções sobre como e onde fazer isso.

O processo de dimensionamento de um novo medidor de vazão não é complicado, a questão está em saber como lidar com o software e também conhecer o modelo que está dimensionando.

Por muito tempo fiz alguns dimensionamentos de medidores de vazão para diferentes tipos de aplicação. Logicamente, a experiência é importante para entender alguns dados que podem afetar na performance, mas no geral é bem tranquilo 😉

Algumas empresas de automação tem os softwares de dimensionamento online, mas você pode fazer o download e instalar para dimensionar. O primeiro desafio é saber o modelo adequado, pois normalmente você escolhe o modelo para depois colocar os dados de processo.

Alguns dados são importantes para fazer o dimensionamento do medidor, tais como:

• Range de medição de vazão – Vazão mínima, média e máxima
• Pressão da linha – Valor mínimo, máximo e de operação.
• Temperatura do produto – Valor mínimo, máximo e de operação.
• Tipo de conexão de processo
• Compatibilidade química – Para saber o revestimento adequado

Com essas informações é possível dimensionar o medidor, onde você encontrará o erro no range de medição informado, velocidade de vazão e, quando for o caso, você terá a queda de pressão criada. No entanto, este medidor não gera queda de pressão.

Na internet, temos algumas opções que poderiam até pagar o blog para falar deles. No entanto,  vou falar mesmo assim. A galera da Endress+Hauser tem o software de dimensionamento chamado applicator na internet, você pode ver clicando AQUI.

Já os caras da Emerson Automation Solution, tem o toolkit e você precisa fazer o download para utilizar o software, você o encontra AQUI. Outros fabricantes com ferramentas online é a Sierra, mas eles não possuem magnético, veja AQUI.

Como instalar medidor de vazão eletromagnético?

Qual a forma ideal de se instalar o medidor de vazão eletromagnético? Essa é uma pergunta que pode ter várias respostas, certas ou erradas.

Existe um forma ideal de se fazer isso, mas antes deixe-me dar mais contexto para sustentar esse fato. O medidor deve ser instalado em uma tubulação totalmente preenchida pelo líquido, quando existe uma tubulação parcialmente preenchida gera-se problema na medição.

Tendo isso em mente, a melhor forma de se instalar o medidor é na vertical com o fluído subindo. Por que? É simples. Havendo vazão, a tubulação ficará sempre preenchida. Sem vazão, a tubulação fica totalmente vazia. Simples assim!

Existem fabricantes com modelos especiais que podem ser instalados em tubulações parcialmente preenchidas. Bom, o que dizer? Alguém já usou isso?

Se você tem uma tubulação parcialmente preenchida, existem técnicas para “afogar” o medidor e garantir naquele trecho uma tubulação totalmente preenchida.

Existem alguns outros pontos relacionados a instalação, como por exemplo, o trecho reto antes e depois do medidor. A ideia do trecho reto é que a vazão turbulenta torne-se uma uma vazão laminar, facilitando a medição.

Alguns medidores atuais já conseguem atuar sem trecho reto, mas o erro de medição é afetado e você não terá a mesma precisão encontrada em uma instalação convencional.

No manual técnico do fabricante, você encontra detalhes do trecho reto necessário . Dependendo do cenário (antes e depois do medidor), normalmente é considerado 5x o diâmetro antes do medidor e 2x o diâmetro depois do medidor.

Vamos resumir o que você precisa saber para uma instalação adequada:

• O padrão de mercado para a condutividade mínima está em torno de cinco micro-siemens por centímetro, embora você possa encontrar dispositivos acima e abaixo desse padrão.
• Os medidores de vazão eletromagnéticos gostam de instalá-los verticalmente com o fluido subindo. Dessa forma, você sempre tem o tubo cheio ou vazio.
• Você pode instalá-los horizontalmente, apenas certifique-se de instalar o transmissor corretamente. Para altas temperaturas, você deve instalá-lo de cabeça para baixo. Lembre-se disso.
• Você encontrará diferentes recomendações sobre trecho reto antes e depois do medidor, mas muitas vezes você vê pelo menos cinco vezes o diâmetro antes do medidor e duas vezes depois.
• O aterramento do medidor é algo essencial para medição correta e evitar dados com medidor, existem diversas formas de aterramento e esse é tópico bem complexo para abordamos em um artigo só pra isso.

Aplicações interessantes do medidor de vazão eletromagnético

Existem diversas aplicações bem diferentes do medidor eletromagnético. Uma que sempre achei bem interessante e desafiadora é para a medição de polpa de minério em indústria de mineração.

Essa aplicação é extremamente abrasiva, sendo necessário fazer a medição de massa. Nesta aplicação, dependendo do fabricante e do tipo de polpa, o revestimento do sensor será de material diferente.

Usualmente, você encontra borracha natural, cerâmica, borracha dura em polpa fina, etc.

Com relação a medição de massa, o medidor magnético recebe sinal de um medidor do tipo gama responsável por medir a densidade e então a eletrônica do medidor magnético calcula a vazão de massa.

Essa é uma aplicação desafiadora! Volta e meia alguns medidores sofrem por conta da abrasão e é necessário trocar, pois o revestimento é danificado.

Por que existem diferentes revestimentos nos medidores magnéticos?

Os revestimentos de medidores magnéticos sempre entram em contato com os produtos, e alguns produtos reagem a essas substâncias. Portanto, você precisa escolher cuidadosamente o revestimento, a menos que tenha um produto bastante inerte como a água.

Por exemplo, se você tiver um produto corrosivo, precisará de um material de revestimento que tenha compatibilidade química com o produto. O Teflon é uma boa escolha, pois oferece uma ampla gama de aplicações em diferentes produtos. Algumas opções de Teflon como politetrafluoroetileno (PTFE) e perfluoroalcoxicarbonato (PFA), se diferem principalmente nos limites de temperatura.

Por outro lado, para produtos abrasivos, você tem uma variedade de opções de borracha e cerâmica que podem ser consideradas. Mas isso depende do seu orçamento.

Quase todas as marcas oferecem a maioria dessas opções para seus medidores de vazão eletromagnéticos. Apenas lembre-se da compatibilidade química com o seu produto!

Quais as vantagens e desvantagens do medidor de vazão eletromagnético?

Como sempre, gosto de dizer que você pode encontrar coisas boas e más em todos os princípios, modelos e marcas. O medidor de vazão perfeito não existe, pelo menos nunca vi um. Você já?

Vantagens dos magmeters

• Princípio de funcionamento independente da temperatura, pressão e viscosidade
• Mede de água até cimento.
• Sem perda de pressão
• Sem partes móveis
• Boa rangeabilidade

Desvantagens dos magmeters

• É necessária condutividade mínima
• Incrustação pode causar erros
• Baixa condutividade pode gera baixa precisão e erros de medição

Você tem alguma experiência com um medidor de vazão eletromagnético? Deixe seu comentário abaixo.

Forte abraço! 🙂

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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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