Os medidores de caudal electromagnéticos são amplamente utilizados em aplicações industriais pela sua precisão e fiabilidade, mas o seu desempenho pode ser afetado por factores como bolhas de gás, acumulação de sedimentos e depósitos de partículas sólidas. Estes problemas podem levar a leituras instáveis, redução da exatidão da medição ou mesmo avaria do instrumento ao longo do tempo. Este artigo analisa os desafios típicos enfrentados pelos medidores de caudal electromagnéticos, apoiados por estudos de casos, e fornece perspectivas e soluções profissionais para manter um funcionamento preciso e fiável em condições exigentes.
Índice
Líquidos que contêm gases
A presença de gases dissolvidos em líquidos não afecta a medição do caudal, mas os gases livres (ou seja, bolhas de gás) podem afetar as medições e causar avarias. Existem três fontes principais de gás livre numa tubagem de líquidos:
- O ar não foi totalmente purgado da tubagem.
- Ar ou gás que está a ser aspirado do exterior do sistema de condutas.
- Gases dissolvidos que se transformam em bolhas de gás livre.
Nas indústrias de processamento, a pressão e a temperatura dos líquidos nas tubagens flutuam frequentemente. Quando a pressão cai ou a temperatura aumenta, os gases dissolvidos podem transformar-se em bolhas de gás livres. Por exemplo, quando um líquido abaixo da temperatura ambiente permanece estacionário na tubagem durante um período de tempo (como durante uma paragem), o ar dissolvido pode transformar-se em bolhas de gás. Por outro lado, quando um líquido acima da temperatura ambiente é mantido numa tubagem selada e arrefece gradualmente, pode criar condições de vácuo local, levando à formação de bolhas de gás a partir do ar dissolvido ou da vaporização.
Estas bolhas de gás causam frequentemente um caudal instável na fase de arranque do processo quando se reinicia o sistema. Isto pode manifestar-se como uma saída de caudal flutuante, mas o sistema normalmente estabiliza depois de funcionar durante algum tempo. Adicionalmente, quando a válvula de controlo está quase fechada, o líquido pode tender a vaporizar, levando à formação de bolhas.
Líquidos com fases sólidas
Os líquidos que contêm partículas sólidas, tais como pós, materiais granulares ou fibras, podem causar vários problemas:
- Ruído de lamas.
- Contaminação da superfície do elétrodo.
- Camadas de deposição condutoras ou isolantes em eléctrodos ou revestimentos.
- Desgaste ou deposição no revestimento, alterando a área de fluxo.
Estudo de caso: Efeito de curto-circuito da deposição condutora
Se materiais condutores se depositarem na superfície do revestimento isolante de um medidor de caudal eletromagnético, o sinal de medição do caudal será curto-circuitado, causando a falha do instrumento. Uma vez que o material condutor se acumula gradualmente ao longo do tempo, esta falha normalmente não ocorre durante o comissionamento, mas sim após algum período de operação.
A oficina de ferramentas de uma fábrica de motores diesel utilizou um medidor de caudal eletromagnético DN80mm para medir e controlar o caudal de eletrólito salino saturado para otimizar a eficiência de corte num processo eletroquímico. Inicialmente, o instrumento funcionava bem. No entanto, após dois meses de utilização intermitente, a medição do caudal começou a diminuir até o sinal se aproximar de zero. Após inspeção, foi encontrada uma fina camada de ferrugem amarela na superfície do revestimento isolante. Após a limpeza, o instrumento voltou a funcionar normalmente. A ferrugem amarela foi causada por uma grande quantidade de óxido de ferro depositado a partir do eletrólito.
Esta foi uma falha observada após o sistema ter estado em funcionamento durante um período de tempo. Embora não seja uma falha comum, este tipo de efeito de curto-circuito também pode ocorrer se houver corrosão severa em tubagens metálicas, levando à deposição de ferrugem. Se um medidor de caudal começar por apresentar leituras normais e depois diminuir gradualmente ao longo do tempo, este tipo de falha deve ser considerado como uma causa potencial.
Estudo de caso: Problemas de sedimentos em caudalímetros electromagnéticos
Numa estação de tratamento de água em Xangai, a água bruta é bombeada do rio Huangpu cerca de 30 quilómetros a montante para a estação através de duas condutas DN600mm. Em 1991, a estação começou a utilizar dois medidores de caudal electromagnéticos de DN600mm para medir o caudal de água e tudo funcionou normalmente. No entanto, em 1993, as leituras de caudal começaram a registar uma diminuição. Após a eliminação de falhas nas secções abertas do instrumento, suspeitou-se que o caudalímetro tinha um problema. Em 1997, surgiu a oportunidade de inspecionar o estado interno do medidor de caudal e verificou-se que se tinham acumulado sedimentos nas paredes internas do tubo de medição, sendo a camada mais espessa superior a 10 mm. As superfícies dos eléctrodos também estavam cobertas de sedimentos, nivelados com os depósitos circundantes. Após a limpeza, o medidor de caudal voltou a funcionar normalmente.
Este caso realça que em sistemas de medição de água bruta, os sedimentos irão inevitavelmente acumular-se nas paredes internas do tubo de medição ao longo do tempo. O facto de afetar ou não a medição do caudal depende da duração da operação. Neste caso, a acumulação de sedimentos após três anos causou uma redução notável na precisão da medição do caudal. Por conseguinte, os medidores de caudal electromagnéticos utilizados para medir água bruta de rios e lagos devem ser limpos regularmente. Outros caudalímetros, como os ultra-sónicos e os venturi, também sofrem uma redução na área do caudal devido à acumulação de sedimentos, o que pode afetar a precisão da medição. Neste caso, um sedimento de 10mm de espessura num tubo DN600mm resultou numa variação de 1,2%-2,5% nas leituras de caudal.
Conclusão
Para o funcionamento a longo prazo, devem ser consideradas medidas de conceção para resolver o problema da acumulação de sedimentos, tais como
- Aumentar a velocidade do fluxo nos pontos de medição para prolongar os intervalos de limpeza.
- Instalação de portas de inspeção para limpeza periódica no interior da conduta.
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