Medidores de caudal Coriolis
O que é um medidor de caudal Coriolis?
Um medidor de caudal Coriolis é um dispositivo de medição de caudal altamente preciso que mede diretamente o caudal mássico de um fluido, em vez de medir o seu caudal volumétrico. Ao contrário dos medidores de caudal tradicionais, os medidores Coriolis não se baseiam na velocidade do fluido ou na medição volumétrica; em vez disso, funcionam com base nos princípios do efeito Coriolis. Este efeito permite que o medidor Coriolis meça diretamente o caudal mássico, tornando-o especialmente útil em aplicações em que as alterações de densidade, viscosidade e temperatura podem afetar a precisão da medição.
Compreender o efeito Coriolis
O efeito Coriolis é uma deflexão de objectos em movimento quando estes são vistos num quadro de referência em rotação. No contexto da medição de caudal, este efeito é aproveitado através da vibração de um tubo de caudal através do qual o fluido passa. Quando o fluido se move através do tubo vibratório, provoca uma alteração no padrão de vibração devido às forças de inércia que actuam sobre o fluido - é o efeito Coriolis em ação.
Mecanismo de funcionamento
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Vibração do tubo:
Uma unidade de acionamento eletromagnético faz vibrar o tubo de escoamento na sua frequência natural. Esta vibração ocorre perpendicularmente à direção do fluxo do fluido. -
Fluxo de fluido através do tubo vibratório:
Quando o fluido entra no tubo vibratório, começa a interagir com a vibração do tubo. -
Deteção de mudança de fase:
Sensores localizados na entrada e na saída do tubo detectam a diferença de tempo (mudança de fase) entre as vibrações nestes dois pontos. -
Cálculo do caudal mássico:
A mudança de fase é diretamente proporcional ao caudal mássico do fluido. Quanto maior for o caudal mássico, maior será a mudança de fase. A eletrónica do medidor de caudal calcula o caudal mássico com base nesta mudança de fase. -
Medição da densidade e da temperatura:
Muitos medidores de caudal Coriolis também medem a densidade do fluido, analisando as alterações na frequência de vibração, bem como a temperatura utilizando sensores de temperatura incorporados. Isto permite cálculos adicionais, como o caudal volumétrico e a análise da composição do fluido.
Desenhos de tubos do medidor de caudal Coriolis
Os medidores de caudal Coriolis estão disponíveis em vários modelos de tubos, cada um deles adequado a aplicações específicas:
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Tubos em forma de U
- Descrição:Apresentam um ou mais tubos em forma de U.
- Vantagens:
- Elevada sensibilidade devido à maior deslocação causada pela forma de U.
- Eficaz para medir caudais baixos.
- Limitações:
- Design mais volumoso.
- Maior queda de pressão em comparação com os tubos rectos.
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Tubos em forma de S (Omega)
- Descrição: Assemelham-se à letra grega Ómega (Ω) ou a uma forma de S.
- Vantagens:
- Design compacto em comparação com os tubos em forma de U.
- A estrutura equilibrada reduz o stress e prolonga a vida útil do medidor.
- Limitações: Ligeiramente menos sensível do que os tubos em forma de U.
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Tubos rectos
- Descrição: São constituídos por um ou dois tubos rectos.
- Vantagens:
- Queda de pressão mínima.
- Mais fácil de limpar, ideal para aplicações sanitárias.
- Menor risco de entupimento com fluidos viscosos ou carregados de partículas.
- Limitações:
- Menos sensível a caudais baixos.
- Pode exigir um suporte mais robusto para evitar vibrações externas.
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Tubos curvos duplos
- Descrição: Incorporar dois tubos curvos paralelos.
- Vantagens:
- Sensibilidade e precisão melhoradas.
- Redução dos efeitos das vibrações externas.
- Limitações:Uma conceção mais complexa pode aumentar o custo.
Precisão do medidor de caudal Coriolis
Os medidores de caudal Coriolis são conhecidos pela sua elevada precisão na medição do caudal mássico. As gamas de precisão típicas são:
- Líquidos: ±0,1% a ±0,2% da leitura.
- Gases: ±0,5% a ±1,0% da leitura.
Factores que influenciam a precisão
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Propriedades dos fluidos:
A viscosidade, a densidade e a temperatura podem afetar as medições, mas os medidores Coriolis compensam eficazmente estas variações. -
Condições de fluxo:
Fluxos em redemoinho ou perfis de velocidade assimétricos podem introduzir erros. Uma instalação correta ajuda a mitigar estes problemas. -
Vibrações externas:
As vibrações de equipamentos próximos podem interferir com o funcionamento do medidor. Poderão ser necessárias medidas de isolamento ou amortecimento. -
Fluxo bifásico:
A presença de bolhas de gás em líquidos ou de gotículas de líquido em gases pode afetar a precisão.
Melhorar a precisão
- Calibração: A calibração regular garante que o medidor mantém a sua precisão ao longo do tempo.
- Instalação: Seguir as diretrizes do fabricante para a instalação minimiza potenciais erros.
- Manutenção: As inspecções e a manutenção de rotina evitam a degradação do desempenho.
Rangeabilidade do Medidor de Fluxo Coriolis
Rangeabilidadetambém conhecido como rácio de redução, refere-se à gama em que o medidor de caudal pode medir com precisão os caudais. Os medidores de caudal Coriolis oferecem uma excelente capacidade de alcance, normalmente:
- Rácios de rotação: Até 100:1 para líquidos, o que significa que o caudal máximo é 100 vezes superior ao caudal mínimo que o medidor pode medir com precisão.
Vantagens da elevada capacidade de alcance
- Versatilidade: Um único contador pode cobrir uma vasta gama de caudais, reduzindo a necessidade de vários contadores.
- Rentável: Custos de instalação e manutenção mais baixos devido ao menor número de contadores necessários.
- Flexibilidade do processo: Ideal para processos com caudais variáveis.
Dimensionamento e queda de pressão do medidor de caudal Coriolis
Considerações sobre o dimensionamento
O dimensionamento adequado de um medidor de caudal Coriolis é crucial para um desempenho ótimo:
- Caudal: O contador deve ser dimensionado para lidar com o caudal máximo previsto sem exceder a sua capacidade.
- Caraterísticas do fluido: A viscosidade e a densidade afectam o funcionamento do medidor e devem ser consideradas durante o dimensionamento.
- Condições do processo: As condições de temperatura e pressão podem influenciar a seleção do material e a conceção do medidor.
Queda de pressão
- Definição: A redução da pressão à medida que o fluido passa pelo medidor de caudal.
- Factores que influenciam a queda de pressão:
- Desenho do tubo: Os tubos curvos resultam geralmente em maiores quedas de pressão do que os tubos rectos.
- Caudal: Caudais mais elevados aumentam a queda de pressão.
- Viscosidade do fluido: Os fluidos mais viscosos conduzem a maiores quedas de pressão.
- Mitigação:
- Dimensionamento correto: O sobredimensionamento do medidor pode reduzir a queda de pressão, mas pode afetar a precisão em caudais baixos.
- Seleção de tubos: A escolha de um design de tubo reto pode minimizar a queda de pressão.
Vantagens e limitações do medidor de caudal Coriolis
| Vantagens | Limitações |
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Aplicações do medidor de caudal Coriolis
Os medidores de caudal Coriolis são instrumentos versáteis utilizados numa vasta gama de indústrias:
Petróleo e gás
- Transferência de custódia: A sua elevada precisão torna-os ideais para a transferência de propriedade de fluidos.
- Operações de mistura: Uma medição precisa garante proporções de mistura corretas.
- Medições da cabeça do poço: Adequado para caudais multifásicos com configurações adequadas.
Química e Petroquímica
- Monitorização da reação: A medição exacta do caudal mássico é fundamental para a estequiometria da reação.
- Processamento em lote: Garante a qualidade consistente do produto através da dosagem exacta dos ingredientes.
- Fluidos corrosivos: Os materiais compatíveis podem suportar produtos químicos agressivos.
Alimentação e bebidas
- Processos higiénicos: Os modelos de tubo reto permitem uma limpeza e esterilização fáceis.
- Medida do ingrediente: Dosagem exacta de aromas, corantes e aditivos.
- Produção de bebidas: Controlo dos xaropes e concentrados.
Produtos farmacêuticos
- Dosagem de precisão: Essencial para os ingredientes farmacêuticos activos (API).
- Aplicações estéreis: Desenhos que respeitam as normas sanitárias.
- Investigação e desenvolvimento: A elevada exatidão ajuda no dimensionamento do processo.
Água e águas residuais
- Dosagem de produtos químicos: Medição exacta dos produtos químicos de tratamento.
- Manuseamento de lamas: Adequado para medir lamas com densidades variáveis.
- Monitorização dos efluentes: Cumprimento da regulamentação ambiental.
Pasta e papel
- Agentes branqueadores: Medição exacta de produtos químicos como o cloro e o peróxido.
- Revestimentos e aditivos: Assegurar uma qualidade constante dos produtos.
- Processamento de licor negro: Lida eficazmente com fluidos de alta viscosidade.