Medidores de caudal de pressão diferencial
Princípios de funcionamento de diferentes caudalímetros de pressão
Os caudalímetros de pressão diferencial medem o caudal de fluidos detectando a queda de pressão através de uma constrição ou elemento primário no percurso do caudal. Esta constrição pode ter a forma de uma placa de orifício, de um tubo Venturi, de um bocal de escoamento, de um tubo de Pitot ou de um cone em V. O princípio de funcionamento dos caudalímetros de pressão diferencial baseia-se em Equação de Bernoullique afirma que a soma da pressão estática, da pressão de velocidade e da altura manométrica de um fluido em escoamento é constante. Quando um fluido passa por um tubo e encontra uma restrição (como uma placa de orifício, um tubo de Venturi ou um cone em V), a sua velocidade aumenta e a pressão estática diminui. A redução da pressão é diretamente proporcional ao quadrado da velocidade do fluido.
Tipos comuns de medidores de caudal de pressão diferencial
Existem vários tipos de caudalímetros de pressão diferencial, cada um concebido para aplicações e condições de funcionamento específicas. Abaixo estão os tipos mais comuns:
Medidores de caudal de orifício:
- Princípio: Um medidor de vazão de placa de orifício consiste em uma placa plana com um orifício de borda afiada no meio. Quando o fluido passa através do orifício, o fluxo contrai-se e a velocidade aumenta, criando uma queda de pressão. A diferença de pressão a montante e a jusante da placa de orifício é medida para calcular o caudal.
- Vantagens: Design simples, baixo custo e fácil de instalar e substituir.
- Desvantagens: Perda de pressão permanente elevada devido à constrição do fluxo; requer manutenção regular para garantir a precisão, especialmente em aplicações sujas ou corrosivas.
Medidores de caudal Venturi:
- Princípio: Um tubo Venturi tem uma garganta que se estreita gradualmente seguida de uma secção que se expande gradualmente. À medida que o fluido passa pela constrição, a sua velocidade aumenta, provocando uma queda de pressão proporcional ao caudal.
- Vantagens: Baixa perda de pressão, alta precisão e adequado para medir fluidos viscosos.
- Desvantagens: Tamanho maior e custo mais elevado em comparação com as placas de orifício; difícil de instalar em espaços pequenos.
Bico de fluxo Medidores de caudal:
- Princípio: Semelhante ao tubo de Venturi, mas com uma conceção mais simples, o bocal de fluxo tem uma secção lisa e convergente que conduz a uma garganta onde é medida a diferença de pressão.
- Vantagens: Alta precisão, bom para fluxos de alta velocidade e menos suscetível ao desgaste.
- Desvantagens: Perda de pressão moderada, menor rangeabilidade em comparação com os tubos Venturi.
Tubos de Pitot:
- Princípio: Os tubos de Pitot medem a velocidade do fluxo de fluido convertendo a energia cinética do fluido em energia potencial. A diferença entre a pressão estática e a pressão total (de estagnação) é utilizada para calcular a velocidade do fluxo.
- Vantagens: Conceção simples, baixo custo, perda de pressão mínima e fácil de instalar.
- Desvantagens: Menos preciso para fluxos turbulentos; sensível ao alinhamento e requer limpeza frequente.
Medidores de caudal V-Cone:
- Princípio: O medidor de caudal V-cone é um tipo único de medidor de pressão diferencial que utiliza uma obstrução em forma de cone no centro do tubo. O cone remodela o perfil de velocidade e estabiliza o fluxo de fluido, criando uma pressão diferencial que pode ser medida para determinar o caudal.
- Vantagens: Elevada precisão e repetibilidade; baixa perda de pressão permanente; menor sensibilidade a perturbações do fluxo; requer um mínimo de tubagem direta.
- Desvantagens: Custo inicial mais elevado em comparação com as placas de orifício tradicionais; a instalação pode exigir formação especializada.
Canalizações de pressão diferencial, instalação e manutenção
O desempenho e a precisão dos medidores de caudal de pressão diferencial dependem fortemente da instalação adequada, da configuração da tubagem e da manutenção regular.
- Requisitos de tubagem: Os medidores de caudal DP requerem tubagens rectas a montante (normalmente 10 diâmetros) e a jusante (5 diâmetros) do elemento de caudal para assegurar um perfil de caudal totalmente desenvolvido. Uma tubulação reta inadequada pode levar a leituras imprecisas.
- Considerações sobre a instalação: Os medidores de caudal de pressão diferencial devem ser instalados num local que minimize as perturbações do caudal. Devem ser posicionados longe de curvas, cotovelos, válvulas e outros acessórios que perturbem o fluxo. As tomadas de pressão devem estar limpas, corretamente alinhadas e livres de bloqueios.
- Manutenção Práticas: A inspeção, calibração e manutenção regulares são essenciais para manter a precisão dos medidores de caudal DP. Placas de orifício, bocais e outros elementos primários devem ser verificados quanto a desgaste, corrosão ou acúmulo de detritos. A calibração deve ser efectuada periodicamente para garantir que a medição se encontra dentro do intervalo de precisão especificado.
Aplicações dos caudalímetros de pressão diferencial
Devido à sua versatilidade e fiabilidade, os caudalímetros de pressão diferencial são utilizados em várias indústrias, incluindo
- Petróleo e gás: Para medir o caudal de petróleo bruto, gás natural, vapor e outros fluidos de processo em condutas e refinarias. As placas de orifício e os contadores de cone em V são particularmente populares nestas aplicações devido à sua capacidade de alta pressão.
- Tratamento de água e de águas residuais: Utilizados para medir o caudal de água, produtos químicos e lamas em estações de tratamento e redes de distribuição. Os tubos Venturi e os bocais de caudal são escolhas comuns nestes contextos devido à sua baixa perda de pressão e elevada fiabilidade.
- Produção de energia: Utilizados para medir o caudal de vapor em caldeiras, água de alimentação em turbinas e outros fluidos críticos para o funcionamento de centrais eléctricas. O tubo Venturi e os medidores de placa de orifício são normalmente utilizados nestas aplicações.
- Indústrias químicas e petroquímicas: Usado para medir o fluxo de produtos químicos corrosivos e tóxicos, fluidos de alta temperatura e outros fluxos de processo. O medidor de caudal em cone em V é particularmente vantajoso nestas situações devido à sua conceção robusta e aos requisitos de baixa manutenção.
- Sistemas HVAC: Utilizados para medir o caudal de água e ar em sistemas de aquecimento, ventilação e refrigeração. Os tubos Pitot e os medidores de caudal anubar são frequentemente utilizados devido à sua baixa queda de pressão e facilidade de instalação.
- Alimentação e bebidas: Utilizados para medir o caudal de água, leite, xaropes e outros ingredientes em instalações de processamento. Os medidores Annubar e Venturi são frequentemente selecionados devido à sua conceção sanitária e à sua capacidade de medição precisa do caudal