MEDIDOR DE VAZÃO CORIÓLIS

MEDIDOR DE VAZÃO CORIÓLIS

POR: SOLAINY MATIAS, RICCO MELLO, ANTÔNIO RICARDO, ANTÔNIO BRUNO, YAN CARLOS

Definição

É um instrumento medidor de vazão que a mede por meio da medição da oscilação (vibração) de um tubo interno ao medidor por meio da aplicação o principio de  Coriólis que é uma técnica direta ou dinâmica que gera um sinal proporcional a vazão mássica, e praticamente independente das propriedades do material, tais como condutividade, pressão, viscosidade ou temperatura e ainda pode ser utilizada para determinar a densidade do produto circulante. Ela atende a especificação dos mais variados processos,na medição de líquidos e gases nas indústrias Petroquímicas, Químicas, Petrolíferas,Farmacêuticas, Alimentícias e outros segmentos industriais.

Efeito coriolis

Se vc ficar no centro de um grande disco girando e se levantar para andar em linha reta em direção a extremidade do disco vc não conseguirá pois vc sentirá uma força te empurrando para  o lado. Essa força q te empurra para o lado é a famosa força de coriólis que regue o principio de funcionamento do instrumento que estamos apresentando.

A força de coriólis justifica muitas coisas ao nosso redor... se vcs n a entenderam ainda vamos então a outras explanações.  vcs já se perguntaram pq:  Os os rios no hemisfério sul forçam mais sua margem esquerda do que a direita? No hemisfério sul, a água sai da pia girando no sentido horário? Ou mesmo pq as correntes de ar se movem sempre em certas direções?

Uma possível explicação é: A rotação da terra constitui um movimento circular, e os rios e massas de ar alcançam relativas velocidades na superfície terrestre, logo durante seu deslocamento elas sofrem a ação de uma força para a esquerda no Hemisfério sul e para a direita no hemisfério norte. Logo a resposta que une essas perguntas é a força de coriólis... pois um corpo em movimento dentro de um sistema em rotação sofre um desvio lateral causado pelo movimento rotacional.

Outra forma simples de entender a força de coriólis é largar em queda libre um projétil do alto de uma torre bem elevada... a depender da altura de que for lançado... poderemos notar q ele não cairá 100% verticalmente e sim com uma pequena inclinação para leste ou oeste a depender do hemisfério em q vc realize o esperimento.

Para quem ainda n entendeu isso aki em uma animação PA facilitar as coisas...(explica o filme)

Partes do medidor

As conexões do medidor coriolis às tubulações são geralmente flangeadas para facilitar troca, inspeção e manutensão do instrumento. E independentemente da quantidade de tubos internos os medidores tipo coriolis tem duas conexões a de entrada por onde entra o fluido no medidor e o de saída por onde sai o fluido após de passar pelo sistema de medição.

O(s) tubo(s) Medidor(es). Pode existir um ou mais desses componentes em medidores tipo coriolis a dependem de encomenda, fabricante, alta necessidade de não perder carga e etc. Eles podem ser retos, em u, arredondados, em forma de “s”. Eles são os responsáveis por transmitir a força de coriolis aplicada neles pelo fluido aos sensores por meio de vibrações. Geralmente são feitos de aço inox, titânio ou outro material a depender da necessidade do processo.

O exitador é um dispositivo presente em todos os medidores tipo coriolis ele é o elemento responsável por provocar uma certa freqüência de vibração na tubulação e também possibilita a medição não só da densidade como a vazão mássica como veremos mais adiante.

Os sensores eletromagnéticos (eletroímãs) são muito sensíveis as vibrações dos tubos de medição pois pouquíssimos milímetros de oscilação nas vibrações desses tubos significam significativas alterações da vazão mássica da tubulação. Eles se encontram geralmente aos pares em trechos retos dos tubos de medição.

O transmissor é um instrumento que recebe um sinal dos sensores magnéticos tratam-no num circuito eletrônico e geram a saída num sinal padronizado que pode ser digital em Hz ou analógico em 4 a 20 mA. Ele pode ficar acoplado ao medidor ou, dependendo do fabricante, até 300 metros de distância sem prejuízo nos sinais de entrada e saída.

O corpo é a parte que reveste o instrumento e possui os bocais de entrada e de saída. Ela não fica em contato com o tubo medidor, mas sustenta o exitador e os sensores magnéticos. Sua forma, tamanho e material de confecção variam de fabricante a fabricante.

Funcionamento

O coriolis é um medidor de vazão direta, de funcionamento simples e dispensa cálculos complexos para obter e gerar informações do processo.além do mais sua precisão é geralmente alta.

http://www.youtube.com/watch?v=0mklEuJxm8U

Como nós vimos o coriolis funciona da seguinte forma:

Inicialmente o exitador provoca uma vibração no tubo e a freqüência dessa vibração, causando um movimento lateral dos tubos (para traz e para frente), é sentida pelos sensores eletromagnéticos e tida como vazão zerada. Assim é possível medir a densidade do fluido que está no interior do medidor, já que quanto mais denso for o fluido menor a freqüência da vibração e vice-verso, não ultrapassando de poucos milímetros.

Se não tivéssemos não conseguiríamos fazer a medição pois em uma tubulação estática e reta não há efeito coriolis. È a vibração que o exitador causa na tubulação que permite o surgimento das forças de coriolis no fluido. Logo, se não estiver passando nenhum fluxo o tubo medidor oscilará uniformemente.

Assim, quando começa a passar fluido no interior do medidor o fluido, as forças de coriolis começam a provocar oscilações na vibração do tubo. Assim, a vazão mássica altera o ângulo da fase da vibração, que produz uma fase diferente entre a vibração da entrada do tubo e da saída do tubo. Esta diferença de fase é proporcional a vazão mássica. A força coriolis é proporcional e a velocidade e a massa do corpo em movimento sobre o sistema.

Esses movimentos ou inclinações são percebidos pelos sensores eletromagnéticos e estes geram uma informação proporcional a vazão mássica do instrumento. Esse sinal é encaminhado a um circuito eletrônico, depois a um transmissor que envia o sinal de 4 a 20 mA ou em Hz para o painel de controle contendo a informação da variável do processo que no caso é a vasão mássica do fluido. 

Independente mente do fabricante quantidade de tubos internos, tamanho ou forma o processo que descrevemos acima acontece em todo e qualquer medidores tipo coriolis embora possam haver detalhes que diferenciem um pouco de medidor a medidor como: em coriolis de dois tubos o que é medido é o atraso da inclinação do tubo secundário em relação ao primário. Mas como dissemos isso são detalhes ínfimos e como vcs viram n muda em nada o princípio de funcionamento.

Quando trabalhamos com fluido a altas temperaturas o deslocamento da freqüência da ressonância, que surge da expansão térmica do material do tubo de medição, é compensada pelo próprio medidor que possui também um sensor de temperatura incorporada para poder fazer a correção automática da temperatura do fluído. O único requisito necessário em sua instalação é de que o tubo esteja cheio, ou seja, devemos evitar a cavitação.

Aplicação

Os medidores de vazão Coriolis podem medir líquidos, inclusive líquidos com gás entranhado, líquidos com sólidos, gases secos e vapor superaquecido líquidos de alta e baixa viscosidade, lamas, suspensões e emulsões contendo partículas sólidas em suspensão e gases, não dependendo do estado físico desses elementos, desde que a densidade do fluido seja suficientemente elevada para operar corretamente o medidor sem a necessidade de compensação de pressão, temperatura, densidade ou viscosidade.. Eles atendem a especificação dos mais variados processos, na medição de líquidos e gases nas indústrias Petroquímicas, Químicas, Petrolíferas, Farmacêuticas, Alimentícias e outros segmentos indústrias.

Problemas operacionais

1. Perda de pressão, ocorre quando o equipamento é mal instalado ou por falha mecânica do instrumento há maior perda de carga que o esperado, isso ocorre mais facilmente com medidores que possuem dois ou mais tubos medidores. Esse problema pode gerar cavitação e flasheamento.

2.Falhas do circuito eletrônico, ocorrem quando algum componente do circuito eletrônico vem a falhar de modo que afeta a medição da variável.ele pode ser resolvido por calibragem (potenciômetros) ou por substituição de componente do crcuito ou ainda do circuito.

3.Rupturas do tubo em soldas internas, como já vimos em equipamentos industriais, o ponto de solda de um tubo é um ponto frágil e suscetível a ruptura por condições severas ou anômalas de um processo.

 

4.Entupimento do tubo por fases secundárias, os coriolis podem ser usados para medir vazão mássica de fluidos com sólidos ou partículas em suspensão. E acúmulo dessas partículas no tubo medidor pode entupí-lo prejudicando a medição.

5.Sistemas mal instalados, obviamente todo e qualquer instrumento não instalado no processo de forma adequada nunca exercerá sua função corretamente e ainda poderá ser danificado. A solução mais simples é demitir a anta que instalou errado e contratar outra que saiba ler manuais de instalação e seguir os passos presentes no mesmo.

6.Cavitação, como já vimos em equipamento industriais, muitos dos intrumentos ou acessórios conectados a tubulações correm risco de sofrerem cavitação por existir alguma bolsa de ar na tubulações que se divide em bolhas de ar menores que implodem danificando a tubulações e no nosso caso o tubo medidor do coriolis. Esse problema é associado a perda de pressão.

7.Flasheamento de líquidos voláteis, ocorre com a perda grande de pressão, esse efeito pode congelar o tubo medidor e em uma situação extrema o exitador e os sensores eletromagnéticos.