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IwersonTipo de Transdução
Transdutores ultra-sônicos são montados nos dois lados do duto de gás em um determinado ângulo da direção do fluxo. Estes transdutores alternadamente transmitem e recebem pulsos sonoros na direção e contra a direção do fluxo. Mede o tempo de trânsito da propagação dos pulsos, utiliza este valor para calcular a velocidade do gás e determinar a vazão durante a operação. O medidor de fluxo de gás ultra-sônico mede a vazão volumétrica real, o volume acumulado real, a velocidade dos gases ou a velocidade do som em gases com grande precisão, e também em amplas faixas de medição.
Figura 1 – Medidor de vazão ultra-sônico FLOWSIC 600 [1] Normas
Ele atende todas as regulamentações do “German Clean Air Act” e “Polution Control Act -13th, 17th Impl. Ordinances” e estão de acordo com as normas americanas EPA. Fabricante
A SICK é considerada uma das maiores empresas no mercado de sensores e sistemas sensores para aplicações industriais. Fundada em 1946, próximo de Munique na Alemanha, possui atualmente 40 subsidiárias nacionais e internacionais além de inúmeras agências e filiadas por todo o mundo e atuando no mercado nacional desde 1995 já conta com 3.953 empregados. Funcionamento
Este instrumento não é adequado para medir vazão de fluídos que contêm partículas. Para que a medição seja possível, os medidores de tempo de trânsito devem medir vazão de fluídos relativamente limpos.
O medidor de vazão ultra-sônico se fundamenta no princípio da propagação de som num líquido.
Num medidor de vazão, os pulsos sonoros são gerados, por um transdutor piezoelétrico que transforma um sinal elétrico em vibração, que é transmitida no líquido como um trem de pulsos. Quando um pulso ultra-sônico é dirigido a jusante, sua velocidade é adicionada à velocidade da corrente. Quando um pulso é dirigido à montante, a velocidade do impulso no líquido é desacelerada pela velocidade da corrente.
A diferença dos tempos de passagem é proporcional à velocidade do fluxo e também à vazão, conhecida a geometria do fluxo. Assim sendo, tornando-se independente da velocidade do som no fluido medido.
Nestes medidores (Figura 2), um transdutor – emissor - receptor de ultra-sons é fixado à parede externa do tubo, ao longo de duas geratrizes diametralmente opostas. O eixo que reúne os emissores-receptores forma com o eixo da tubulação, um ângulo α.
Os transdutores transmitem e recebem alternadamente um trem de ondas ultra-sônicas de duração pequena.
Figura 2 – Princípio de funcionamento [2]
Isto assegura que contaminação ou mudanças na rugosidade de sua parede interna da tubulação não afete as suas características de medição ou estabilidade. Além disso, a disposição dos feixes de medição torna o equipamento menos sensível a ruídos. Características Técnicas
A Figura 3 abaixo apresenta as principais características técnicas informadas pelo fabricante.
Figura 3 – Características técnicas [3] Na Figura 4 abaixo pode-se verificar mais detalhes das saídas analógica por corrente e digital por pulsos do FLOWSIC 600.
Figura 4 – Características de saída [1]
Já nos dados técnicos da Figura 5, pode-se verificar a larga faixa de medição do equipamento, por exemplo o modelo DN150 de 6”, varia de 32 até 3.000 m³/h. O que significa uma capacidade de medir com a mesma precisão uma variação de 93 vezes o valor mínimo.
Figura 5 – Características por modelo [3] O gráfico da Figura 6 a seguir mostra as curvas para os modelos de cada diâmetro em polegadas da vazão máxima suportada pelo transdutor com a variação da pressão do fluido.
Figura 6 – Gráfico vazão (m³/h) x pressão do fluido (bar) [1]
Características Ambientais: com este sistema de controle de vazão, o consumidor terá dados para realizar um diagnóstico da planta, assim melhorando a eficiência dos seus equipamentos reduzindo seus custos e possibilitando a diminuição da emissão de gases tóxicos na atmosfera. Instalação
A Figura 7 a seguir mostra as corretas dimensões necessárias a instalação e as ligações para controle das informações. Figura 7 – Forma de instalação [3] Aplicações
O FLOWSIC 600 tem aplicações em diversos segmentos, como por exemplo:
Produção de energia
• Plantas de geração de energia Indústria de gás natural Indústrias químicas • Indústrias de óleo e gás Indústrias petroquímicas • Indústrias farmacêuticas • Indústrias alimentícias • Indústrias de plásticos • Indústrias de vidro Indústrias de processamento • Indústria de cimento • Indústria siderúrgica • Indústria de papel e celulose
Vantagens
Como vantagens pode-se citar as seguintes:
Desvantagens
Como desvantagens pode-se citar as seguintes:
Investimento
Em consulta recente a distribuidora localizada em Curitiba o custo deste equipamento dependerá do número de pares de transdutores, 2 ou 4. Esta escolha deve ser feita pelo nível de precisão que o cliente necessita.
Sabendo-se que para 2 e 4 pares a precisão é de 1% e 0,2% respectivamente, o valor seria aproximadamente:
Estudo de Viabilidade Um estudo [4] do estado da arte de métodos de medição de vazão foi realizado, cobrindo métodos como: tubos de Pitot, medidores magnéticos, método dos molinetes, método de Gibson, método Winter-Kennedy e medidores ultra-sônicos.
Após uma análise comparativa, classificou-se os métodos de acordo com seu custo, viabilidade técnica, interferência e precisão, como mostra a Figura 8 (*, do menor para o maior ; **, do maior para o menor).
Figura 8 – Classificação dos métodos [4] Conclusão
Da comparação verifica-se que o medidor ultra-sônico de vazão tem a importante vantagem de ser mais preciso em relação aos outros, assim como o magnético. Mas, levando-se em consideração não apenas um dos critérios e sim o conjunto de características dos métodos sendo a precisão a mais relevante, o medidor ultra-sônico é o que apresenta uma homogeneidade em todos os critérios.
Pela tecnologia que é empregada no medidor ultra-sônico ainda ser inviável em algumas aplicações, ela vem sendo usada principalmente em grandes indústrias que necessitam de um controle severo e constante de sua planta. Isto é possível pelas suas faixas de operação, que dão segurança na leitura e o tornam um equipamento altamente confiável. Referências
[1] User Instructions – FLOWSIC 600 Contato telefônico (41) 3229-5000 dia 08/06/06 com Marcos
[2] Controle e Automação Industrial – Escola Técnica Estadual Pedro Ferreira Alves Consulta web dia 08/06/06 em [www.pfalves.com.br/CAI.pdf] [3] Sistema de Medição de Vazão de Gases e Monitoramento Ambiental Consulta web dia 07/06/06 em [4] ESTUDO COMPARATIVO DOS MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE VAZÃO – UMA APLICAÇÃO EM COMISSIONAMENTO DE TURBINAS HIDRÁULICAS Consulta web dia 07/06/06 em [www.cph.eng.ufmg.br/docscph/matevento15.pdf]
[5] Instrumentação Básica 2 – SENAI Departamento Regional do Espírito Santo Consulta web dia 07/06/06 em [www.las.pucpr.br/mauricio/Material/Instrumentacaobasica2_pdf?.pdf]
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