VAZOA vazo a terceira grandeza mais medida nos processos industriais.Na maioria das operaes realizadas nos processos industriais muito importante efetuar a medio e o controle da quantidade de fluxo de lquidos, gases e at slidos granulados, no s para fins contbeis, como tambm para a verificao do rendimento do processo.Vazo pode ser definida como sendo a quantidade volumtrica ou mssica de um fluido que escoa atravs de uma seo de uma tubulao ou canal por unidade de tempo.

A escolha correta de um determinado instrumento para medio de vazo depende de vrios fatores. Dentre estes, pode-se destacar:

exatido desejada para a medio tipo de fluido: lquido ou gs, limpo ou sujo, nmero de fases, condutividade eltrica, transparncia, etc. condies termodinmicas: por exemplo, nveis de presso e temperatura nos quais o medidor deve atuar espao fsico disponvel custo, etc.

Vazo Volumtrica definida como sendo a quantidade em volume que escoa atravs de certa seco em um intervalo de tempo considerado. As unidades volumtricas mais comuns so: m3/s, m3/h, l/h, l/min, GPM (gales por minuto), Nm3/h (normal metro cbico por hora), SCFH (normal p cbico por hora), entre outras.

Vazo mssica definida como sendo a quantidade em massa de um fluido que escoa atravs de certa seco em um intervalo de tempo considerado. As unidades de vazo mssica mais utilizadas so: kg/s, kg/h, t/h, lb/h.

Este tipo de medio utilizada nas seguintes aplicaes:

Para garantir que determinados ingredientes sejam fornecidos a uma taxa adequada durante o processo de mistura.

A vazo incorreta pode causar:

Aumento da Presso a nvel perigoso Temperatura excessiva Vazamentos de fluidos

Medidores de vazo por diferena de pressoA placa de orifcioA placa de orifcio o sensor de vazo mais comum.Ela cria uma queda de presso no trecho da linha onde est instalada. Essa queda de presso no recuperada devido turbulncia em torno da placa, elevando o consumo de energia (Foust, 1981).

O sensor consiste em uma placa precisamente perfurada que instalada perpendicularmente ao eixo da tubulao. essencial que as bordas do orifcio estejam sempre perfeitas, porque quando imprecisas ou corrodas pelo fludo, a preciso da medio ser comprometida.

Comumente, so fabricadas com ao inox,monel, lato, etc., dependendo do fludo.

Figura: representao de uma placa de orifcio

Figura: representao da turbulncia causada pela placa de orifcio

VANTAGENS Simples e robusto. Boa preciso. Instalao fcil. Baixo custo. Fcil manuteno e troca simples.

DESVANTAGENS Alta perda de carga. Baixa rangeabilidade. Sofre deformao e pode bloquear um sistema caso mal dimensionada A borda do orifcio pode corroer ao longo do tempo, particularmente se o vapor mido ou sujo. Isto ir alterar as caractersticas do orifcio e a preciso ser afetada. A inspeo regular e a substituio so, portanto, necessrio para garantir a confiabilidade e preciso.

Outros exemplos de medio de vazo pelo principio de diferencial de presso:

Tubo de Venturi

Figura: representao de um tubo de Venturi

O Venturi produz um diferencial de presso menor que uma placa de orifcio, a recuperao de presso em um tubo Venturi bastante eficiente, sendo seu uso recomendado quando se deseja um maior restabelecimento de presso ou se o fluido medido carregar slidos em suspenso.

Bocal (nozle) O Bocal de vazo (Flow nozzle) , em muitos aspectos, um meio termo entre a placa de orifcio e o tubo Venturi. O perfil dos bocais de vazo permite sua aplicao em servios em que o fluido abrasivo e corrosivo. So frequentemente utilizados como elementos de medio para ar, gs e vapor com altas velocidades, em aplicaes industriais. Recomendado p/ tubulaes > 50mm

Figura: representao de um Bocal (Flow Nozzle)

MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZO

Os principais medidores especiais de vazo so:

Medidores magnticos de vazo com eletrodos, Medidor de efeito Coriolis , Medidor tipo Turbina, Medidor tipo engrenagens ovais Medidor tipo rotmetroMedidores Magnticos de Vazo com eletrodos

um dos medidores mais flexveis e universais para medio de vazo . Sua perda de carga equivalente a de um trecho reto de tubulao por no possuir qualquer obstruo. Seu funcionamento baseado na criao de potencial eltrico gerado pelo movimento de um fluido condutor atravs de um campo magntico.

Segundo a lei de Faraday da induo eletromagntica, a voltagem gerada diretamente proporcional velocidade da vazo do fluido.

virtualmente insensvel densidade e viscosidade do fluido de medio. Medidores magnticos so, portanto ideais para medio de produtos qumicos altamente corrosivos, fluidos com slidos em suspenso, lama, gua, polpa de papel.

Sua aplicao estende-se desde aplicaes sanitrias em industrias alimentcias e indstrias qumicas em geral.

A nica restrio, em princpio que o fludo tem que ser eletricamente condutivo.

Tem ainda como limitao o fato de fluidos com propriedades magnticas adicionarem certo erro de medio.

Figura: representao do funcionamento do medidor eletromagntico (Lei de Faraday).Medio de vazo por efeito coriolis

Esses medidores exploram o efeito dafora de Coriolis, que umafora inercialque atua sobre um corpo em movimento em umreferencial no-inercial rotativo. um instrumento medidor de vazo que a mede por meio da medio da oscilao (vibrao) de um tubo interno ao medidor por meio da aplicao o principio de Corilis que uma tcnica direta ou dinmica que gera um sinal proporcional a vazo mssica, e praticamente independente das propriedades do material, tais como condutividade, presso, viscosidade ou temperatura e ainda pode ser utilizada para determinar a densidade do produto circulante. Ela atende a especificao dos mais variados processos,na medio de lquidos e gases nas indstrias Petroqumicas, Qumicas, Petrolferas,Farmacuticas, Alimentcias e outros segmentos industriais.Inicialmente o exitador provoca uma vibrao no tubo e a freqncia dessa vibrao, causando um movimento lateral dos tubos (para traz e para frente), sentida pelos sensores eletromagnticos e tida como vazo zerada.

Assim possvel medir a densidade do fluido que est no interior do medidor, j que quanto mais denso for o fluido menor a freqncia da vibrao e vice-verso, no ultrapassando de poucos milmetros.

Se no tivssemos no conseguiramos fazer a medio pois em uma tubulao esttica e reta no h efeito coriolis. a vibrao que o exitador causa na tubulao que permite o surgimento das foras de coriolis no fluido. Logo, se no estiver passando nenhum fluxo o tubo medidor oscilar uniformemente.

Assim, quando comea a passar fluido no interior do medidor o fluido, as foras de coriolis comeam a provocar oscilaes na vibrao do tubo. Assim, avazo mssica altera o ngulo da fase da vibrao, que produz uma fase diferente entre a vibrao da entrada do tubo e da sada do tubo. Esta diferena de fase proporcional vazo mssica.

A fora coriolis proporcional e a velocidade e a massa do corpo em movimento sobre o sistema.

Esses movimentos ou inclinaes so percebidos pelos sensores eletromagnticos e estes geram uma informao proporcional vazo mssica do instrumento.

Esse sinal encaminhado a um circuito eletrnico, depois a um transmissor que envia o sinal de 4 a 20 mA ou em Hz para o painel de controle contendo a informao da varivel do processo que no caso a vaso mssica do fluido.

Figura: representao do medidor de efeito Coriolis

Os medidores por efeito Coriolis fornecem uma leitura direta da vazo mssica com grande preciso (0,1% do fundo de escala para lquidos e 0,35% para gases em alta presso) e mediana rangeabilidade (10:1).

Alm disso, permitem a medio conjunta da densidade e da viscosidade do fluido. Como desvantagens, apresentam a incapacidade de trabalhar com grandes vazes (mximo a 700 t/h em tubos de 8") e com gases em baixas presses, alm de produzirem elevada perda de carga na instalao

Medidores de vazo tipo Turbina

Os medidores de turbina so medidores de vazo do tipo deslocamento positivo.

Constitudo basicamente por um rotor montado axialmente na tubulao. O rotor provido de aletas que o fazem girar quando passa um fluido na tubulao do processo. Uma bobina captadora com um im permanente montada externamente fora da trajetria do fluido.

Quando existe vazo atravs do tubo, o rotor gira a uma velocidade determinada pela velocidade do fluido e pelo ngulo das lminas do rotor. Verifica-se ento a induo de um ciclo de tenso alternada.

A frequncia dos pulsos gerados desta maneira proporcional velocidade do fluido e a vazo pode ser determinada pela medio / totalizao de pulsos.

Figura: representao de um medidor de vazo do tipo turbina.

Aplicaes tpicas: Vapor superaquecido. Medio de vazo de lquidos, em particular fluidos com propriedades lubrificantes. Tal como acontece com todos os lquidos, deve ser tomado cuidado para remover o ar e os gases antes de eles serem medidos.

Vantagens: Preciso razovel ( 0,5% do valor real). Custo relativamente baixo.

Desvantagens: Calibrao para uma presso especfica da linha. Direcionadores de fluxo so essenciais Vapor mido pode danificar a roda da turbina e afetar a preciso. Baixas vazes podem ser perdidas porque no h energia suficiente para girar a roda da turbina. Sensvel viscosidade. O fluido deve ser muito limpo (tamanho de partcula no superior a 100 m),

Medidores de vazo tipo engrenagens ovais

Os medidores de engrenagens ovais so medidores de vazo do tipo deslocamento positivo. O fluido entrando no medidor gira duas engrenagens. Um sensor no-intrusivo detecta o movimento das engrenagens e produz um pulso de onda senoidal para cada dente da engrenagem que passa frente do sensor. A freqncia do pulso resultante proporcional vazo real e oferece uma precisa representao da vazo do fluido. Este medidor relativamente insensvel s mudanas na viscosidade e no h necessidade de trecho reto de tubulao.

Figura: medidor de vazo de engrenagens ovais

Figura: funcionamento das engrenagens ovais

Medio de vazo por Rotmetros

Os rotmetros so medidores de vazo de rea varivel, pelos quais o fluido (lquido, gs ou vapor) flui em um tubo cnico, vertical, de baixo para cima, onde h um flutuador. Este tubo pode ser de vidro, plstico ou metal dependendo da aplicao. Como o peso do flutuador constante, o aumento da vazo requer um aumento de rea livre de escoamento, uma vez que a perda de carga do flutuador permanece constante. Desta forma, a posio de equilbrio do flutuador indica a vazo. Estes medidores so amplamente utilizados em processos industriais, onde h necessidade de observao instantnea da vazo. So muito adequados para baixas vazes, onde apresentam uma excelente relao entre desempenho e custo. No so afetados por variaes do perfil de velocidade na entrada, no necessitando, portanto, de trechos retos montante.Figura: Representao de um rotmetroEstudo de caso

No forno de calcinao nota-se a dificuldade de se controlar a vazo dos gases de exausto no mesmo.

Conforme a figura abaixo a medio realizada por diferena de presso utilizando placa de orifcio, nota-se que os pontos de tomada de presso esto muito afastados do flange e prximos a uma curva, o que acarreta na medio completamente incorreta da vazo.

Figura: medidor de vazo instalado no forno de calcinao (C10.12)

No forno existem trs pontos de exausto, onde cada ponto possui uma vazo diferente do outro devido ao processo de secagem e posterior calcinao do produto.

Sabe-se que o controle da vazo est diretamente ligado a qualidade do produto final e tambm a eficincia energtica do forno, ou seja, se a vazo for muito baixa o produto final ser prejudicado saindo mido ou nas caractersticas incorretas para o processo posterior, a vazo for muito alta provoca um fluxo continuo de ar acarretando no resfriamento do forno influenciando tambm na qualidade final do produto e no alto gasto energtico para manter o forno aquecido.

A vazo tambm controla a eficincia do lavador de gases.

Em cada sada de exausto instalado uma placa de orifcio, o que impede que se tenha um controle preciso da vazo em cada ponto do forno.

Como soluo para essa problemtica ser sugerido a instalao de uma vlvula borboleta e de um medidor de vazo em cada ponto de exausto, conforme representado na figura abaixo:

Figura: representao da possvel melhoria na medio da vazo nos gases de exausto do forno de calcinao

Com essa alterao conseguiramos um melhor controle do produto final pois seria possvel o controle da vazo em todos os pontos do forno de maneira dinmica durante a operao do mesmo e teramos um parmetro real definindo a eficincia correta do lavador de gases.