O que é um medidor de vazão por vórtice
Um medidor de vazão por vórtice mede contando os vórtices que se desprendem atrás de uma barreira geradora colocada no escoamento. Cada vórtice chega como um pulso de pressão, e a frequência com que os pulsos chegam é proporcional à velocidade em uma faixa ampla, de modo que o instrumento converte um ritmo mecânico em vazão sem nenhuma peça móvel. Como a barreira fica dentro da linha e a eletrônica conta uma frequência em vez de ler um deslocamento, o tipo tolera temperaturas e pressões que encurtariam a vida de um medidor mecânico.
É por isso que o tipo é a resposta comum para vapor. Vapor saturado, vapor superaquecido, ar comprimido, nitrogênio e a maioria dos gases de processo são medidos com um medidor por vórtice sempre que a linha transporta um escoamento monofásico limpo, e o mesmo instrumento mede líquidos de baixa viscosidade, como água e condensado. Onde uma unidade mede um coletor de caldeira, uma seção de tingimento ou uma casa de compressores, normalmente é esse tipo que faz a medição.
Esta página trata de como configurar um: o que se pede de resistência à barreira, à seção e à conexão de processo, quando a compensação de temperatura e pressão precisa ser adicionada para que o número signifique algo e qual das tecnologias de vazão vizinhas assume quando o meio não é um escoamento monofásico limpo.
Como um medidor de vazão por vórtice mede
A barreira geradora é um obstáculo deliberadamente não aerodinâmico. Quando o escoamento passa por ela, vórtices se desprendem alternadamente dos dois lados, e cada vórtice desprendido retira um pequeno pacote de pressão da borda logo atrás dele; um sensor na barreira detecta essa alternância como uma frequência. Em toda a faixa de números de Reynolds para a qual o tipo é projetado, essa frequência é proporcional à velocidade, então o medidor a converte em vazão volumétrica usando a área da seção. A proporcionalidade vem da geometria da barreira, e não do gás em particular, e é por isso que uma mesma barreira pode ser oferecida para vários meios.
Três consequências decorrem disso. O medidor precisa de um escoamento monofásico, porque um vórtice desprendido por um líquido é perturbado por gotas e um vórtice desprendido por um gás é perturbado por condensado, então vapor úmido e escoamento bifásico estão fora do tipo. Precisa de uma velocidade dentro da sua faixa, porque na extremidade baixa o desprendimento deixa de ser regular e, na alta, a erosão da barreira define o teto. E precisa de um perfil estabelecido e sem turbilhão na barreira, porque a frequência é uma medição de velocidade disfarçada, e qualquer perturbação a montante é lida como mudança de vazão.
O sinal ser uma frequência é a razão prática de o tipo sobreviver a condições que derrotam outros: uma frequência não deriva como uma faixa analógica. O que não está imune é a mudança de estado do meio dentro do medidor, e é por isso que uma aplicação de vapor costuma vir acompanhada de compensação, em vez de ser medida a cru.
Opções de configuração
Grande parte da especificação é definida por essas decisões, e não pela classe de exatidão. Cada uma restringe a seguinte, e por isso elas são resolvidas em ordem.
| Configuração | Opções a definir | O que isso decide de fato |
| Seção e estilo do corpo | Variantes flangeada, entre flanges e de inserção, em várias bitolas nominais | Se a linha precisa ser aberta para receber um corpo de passagem plena ou se aceita um tipo de inserção, e se a velocidade da aplicação cai dentro da faixa em que a barreira funciona. |
| Corpo e material das partes molhadas | Aço carbono e aço inoxidável como pontos de partida comuns | Se o corpo resiste ao meio e à temperatura, o que é definido antes de se falar de exatidão. |
| Família de meio | Vapor, gás ou líquido, opção com a qual o medidor é pedido, e não alterada depois | A calibração e o arranjo de compensação. A mesma barreira medida a cru é um instrumento diferente da mesma barreira compensada para vapor. |
| Compensação de temperatura e pressão | Padrão, somente temperatura, somente pressão ou ambas, em arranjo integral ou separado | Se a saída é um número verdadeiro de massa ou de volume padrão, ou apenas volumétrico. Um número de gás ou vapor sem compensação é um volume nas condições da linha, e não é o que a contabilização normalmente precisa. |
| Saída e comunicação | Opções de pulso, corrente, serial e HART | Se o sinal é contabilizado como total, exibido como taxa ou lido por um sistema de controle. |
| Alimentação elétrica | Alimentação pelo laço em CC de baixa tensão, ou por bateria interna | Se existe alimentação no ponto de instalação e por quanto tempo o instrumento pode ficar sem supervisão. |
| Conexão de processo e padrão de flange | O padrão de flange, a classe de pressão e a face da tubulação existente | Se o medidor é aparafusado diretamente ou precisa de adaptadores e de uma segunda interface de vedação. |
| Condição ambiente e montagem | Nível de vibração, isolamento e a necessidade de alcançar a cabeça para leitura | Se um corpo mais pesado se justifica, e como o invólucro é orientado, porque uma cabeça sobre uma linha quente envelhece mais rápido que uma voltada para o lado. |
Como escolher um medidor de vazão por vórtice
| Fator | Por que isso decide a resposta | Como definir isso antes de cotar |
|---|
| Se o escoamento é monofásico | Vapor úmido, gotas arrastadas e misturas bifásicas perturbam o vórtice, e a leitura junto com ele | Informe se o vapor é seco e se existe separador a montante, e se o gás pode condensar na linha. |
| Vazão mínima, normal e máxima | A extremidade baixa decide a seção, e não a máxima, porque uma seção dimensionada no pico deixa a operação normal no fundo da faixa | Informe os três valores e as horas por dia em que cada um se aplica. |
| Temperatura e pressão do meio | Decidem a classificação do corpo e, em vapor e gás, se a compensação é necessária para que o número signifique algo | Informe os valores de operação e também os de projeto, e se a condição varia. |
| Bitola do tubo e a velocidade que ela implica | A barreira é escolhida para que a operação fique dentro da faixa de trabalho, o que pode exigir uma seção diferente da tubulação | Informe o diâmetro externo e a espessura de parede do tubo, e não apenas a bitola nominal. |
| Trecho reto de tubulação disponível | Turbilhão vindo de uma curva, de uma válvula parcialmente aberta ou de um redutor é lido como mudança de vazão | Envie um esboço do que há imediatamente a montante e a jusante do ponto previsto. |
| Vibração no ponto | Vibração da tubulação na frequência de desprendimento é indistinguível de vazão | Descreva a linha e a que ela está presa, e se o medidor pode ser deslocado. |
Se algum destes pontos ainda estiver em aberto, envie o que souber. Um orçamento pode ser emitido a partir da descrição da aplicação e refinado quando as lacunas forem preenchidas.
As alternativas mais próximas
Estes são os tipos em que uma consulta sobre um medidor de vazão por vórtice normalmente se resolve, e o ponto em que a escolha realmente se decide.
| Alternativa mais próxima | Diferença em relação a um medidor por vórtice |
| Medidores de vazão eletromagnéticos | Fica molhado dentro da linha e mede apenas líquidos condutivos. Não mede vapor nem gás de forma alguma, que costuma ser justamente a aplicação para a qual um medidor por vórtice é comprado; em contrapartida, não exige líquido limpo, então polpa e água suja vão para ele, e não para uma barreira que sofreria erosão. |
| Medidores de vazão por ultrassom | Montado fora do tubo ou inserido através dele, de modo que a linha não precisa ser aberta e o meio não precisa ser condutivo. Os tipos de fixação externa convêm a adaptações e a grandes tubulações existentes, mas a leitura depende da parede do tubo e do acoplamento acústico, e eles não são a resposta usual para vapor. |
| Medidores de vazão mássicos térmicos | Lê a vazão de gás pela transferência de calor em velocidades baixas, exatamente onde uma barreira deixa de desprender vórtices com regularidade. É um instrumento somente para gás, e lê massa em vez de volume. |
| Medidores de vazão por turbina | Conta um elemento que gira no escoamento, exato em líquidos limpos de baixa viscosidade e muito usado na dosagem em batelada. Rolamentos e palhetas são o que o torna intolerante a vapor, sujeira e gás seco. |
| Medidores de vazão de área variável | Dá indicação visual local sem alimentação, simples e de baixo custo em linhas pequenas de purga e de utilidades. Pouco adequado a meios opacos, a totais e a qualquer coisa lida remotamente. |
| Medidores de vazão mássicos Coriolis | Mede vazão mássica e densidade diretamente, que é o que a transferência de custódia e a dosagem de alto valor realmente precisam. Perda de carga e custo sobem muito com a seção, então não é a resposta geral para um grande coletor de vapor. |
O medidor por vórtice e o medidor mássico térmico são os dois tipos que medem gás sem peça móvel; a fronteira entre eles é a velocidade, e não o meio.
O que incluir na solicitação
A primeira resposta pode ser um orçamento, e não um conjunto de perguntas, se a consulta trouxer esses dados. Quando um valor não for conhecido, envie a descrição da função e confirmaremos o que ela implica.
- O meio, se é vapor, gás ou líquido, e se o vapor é seco
- Vazão mínima, normal e máxima, com as horas por dia em que cada uma se aplica
- Temperatura e pressão do meio em serviço, e se elas variam
- Diâmetro externo e espessura de parede da tubulação, e o padrão de flange com que ela deve combinar
- Se o número exigido é um volume nas condições da linha ou uma massa compensada ou volume padrão
- Saída exigida, e quem vai lê-la
- Alimentação disponível no ponto de instalação
- Trecho reto disponível a montante e a jusante
- Condições ambiente, incluindo vibração e se a linha é isolada
- Quantidade, porta de destino e data de entrega exigida
