Diferença entre Orifício e Orifício de Restrição
Este artigo discute as diferenças entre as características físicas, funcionalidades e aplicação da Placa de orifício e o orifício de restrição nas instalações industriais. Neste caso em específico estaremos apresentando exemplos de aplicação em sistema de controle de pressão de gás para linha de flare em plataforma de petróleo e gás.
Introdução
Esse dispositivo mecânico de vasta aplicação nos mais diversos processos industriais gera um efeito deprimogênito na linha. Essa é sua principal característica que pode ser utilizada de duas formas. Uma delas é medição de vazão na tubulação usando a diferença de pressão entre a pressão montante e jusante do ponto de instalação da placa, essa diferença de pressão é medida com uso de um medidor de pressão.
Outra aplicação comum nesse tipo desse tipo de dispositivo é uso como Orifício de Restrição, nesta aplicação deseja-se reduzir a pressão drasticamente e permanentemente a montante de seu ponto de instalação apresentando espessura maior que a placa de orifício. Podemos observar que nas duas aplicações, estamos utilizando o efeito de redução no diâmetro original da tubulação esse efeito segue a Equação da Continuidade – Teorema de Bernoulli. Nessas aplicações nos dois casos os efeitos podem ser explicados por esse teorema.
O Orificio de Restrição (RO) e a Placa de orifício (excêntricas) são extremamente similares ambas possuem um furo centralizado na placa com dimensões extremamente menores quando comparada ao diâmetro da tubulação essa redução de diâmetro reduz drasticamente a área da passagem do fluxo essa redução causa aumento de velocidade garantindo o equilíbrio conforme determina a equação de escoamento de Bernoulli (P1xV1 = P2xV2)
A placa de orifício (utilizada para medição de vazão), esse equipamento é o ponto de critico para medição de vazão. Ela restringe o fluxo consequentemente gera um Pressão Diferencial que é proporcional ao quadrado da taxa de fluxo. A precisão da medição de vazão depende inteiramente da qualidade da placa de orifício, sua instalação e manutenção. As placas de orifício são fabricadas de acordo com os padrões ISA / AGA / API / ANSI e em vários materiais como SS304 /SS316 / SS316L /Hestoly C / Monel / PTFE revestido. Uma característica que podemos destacar nessa placa que ela possui ângulo e formatos específicos conforme o tipo de fluido nesse caso também exige cálculos mais aprofundados em função da necessidade de uma maior precisão quando comparado ao Orifício de Restrição que exige uma menor precisão quando comparado com a placa de orifício.
Orifício de Restrição:
A placa de orifício de restrição comumente chamada de “Orifício de Restrição” é semelhante a uma placa de orifício, um pouco mais espessa comumente normalmente o furo é reto não tem ângulo de saída. Usada para reduzir drasticamente a pressão a montante de um sistema, permitindo dessa forma em alguns caso fazer quebra spec (Classe de pressão da linha exemplo precisa de uma pressão de 50 kgf/cm² em um trecho da linha depois reduzir por exemplo para 2kgf/cm²). O fluido ao passar através da placa, perde energia, gerando queda de pressão constante conforme memorial de cálculo da placa. Na grande maioria das vezes procura-se calcular a placa de modo a utilizar uma única placa, no entanto, qua
Normalmente, uma única placa de orifício com espessura maior é usada.
No entanto, quando as velocidades de fluxo ultrapassam o limite do fluxo crítico e são submetidas a velocidades sônicas para evitar vibrações de ruído e cavitações no líquido, as placas de orifício de restrição são projetadas em forma de vários estágios.
Para fluidos viscosos e baixo número de Reynolds, o lado a montante da placa do orifício de restrição é chanfrado.
O coeficiente de descarga da placa do orifício de restrição é, também de acordo com a placa do orifício, de aproximadamente 0,6 de acordo com a ISO 5167. O furo é projetado de acordo com a ISO 5167 e a espessura de acordo com R.W Miller/Ward-Smith.
Quando o ruído através de um único orifício está além do limite aceitável, às vezes, placas Multi Hole são usadas como placas de orifício de restrição. A condição do processo define o não de furos. Multiestágio com restrição de vários furos também é uma combinação possível.
Examinando as figuras abaixo podemos identificar os efeitos apresentados acima, em particular podemos observar que na grande maioria das vezes o Orificio de Restrição e confecionado possuindo apenas um orifício no centro da placa definido pelo fator de Beta de forma a considerar a redução que garante a perda de carga na grande maioria das vezes drástica a montante da linha.
Já a Placa de Orifício que conforma já comentado é utilizado para realização de medição de vazão comumente utilizado para medição de gás sua principal característica é o ângulo de saída em 45°.
O que tona visivelmente clara quando comparado ao Orifício de Restrição.
Diferenças Orifício e Orifício de Restrição
Olhando as duas imagens apresentadas abaixo podemos perceber que existe
Para descobrir, vamos ver a diferença entre o perfil de pressão de um fluido que passa e o orifício do orifício de restrição em suas condições de design de cada uma das imagens abaixo.
Percebe a diferença? Se olharmos com cuidado, a quantidade de pressão perdida (perda de pressão) causada pelo estreitamento do fluido na área da Placa de orifício não foi tão grande quanto no orifício de restrição.
A placa de orifício embora tenha características semelhante esse dispositivo quando aplicado para medição de vazão conforme já explicado acima apresenta característica específicas como ângulo, precisão no dimensionamento de forma a garantir a medição correta de vazão, de forma a garantir a os valores na secção transversal. Desta forma o perfil de pressão que ocorre após a passagem pelo orifício diminuirá, mas depois tentou voltar para a pressão, pela foto podemos perceber que houve uma queda maior no ponto de restrição porém se manteve uma perda permanente de pressão a montante da placa.
Enquanto estiver no orifício de restrição, como a forma do furo é reta e longa o suficiente – dependendo da espessura da placa – a quantidade de prensa permanente perdida é grande o suficiente para que a diferença entre a pressão a montante e a pressão a jusante seja bastante impressionante. Neste caso, o fluxo de fluido em um estado de estrangulamento (fluxo sufocado).
Ao se calcular a placa de orifício para medição de deve-se calcular observando os valores para evitar que o diâmetro por onde acontecerá o fluxo do fluido não atinja velocidades subsônicas, a fim de garantir a precisão da medição. Quando estamos tratando do projeto do “Orifício de Restrição” embora deve-se cuidar para sempre que possível estar na faixa sônica garantir a redução de pressão que se deseja.
De fato, independente do tipo de RO sempre esse dispositivo irá gerar uma redução de pressão na linha como consequência do aumento de “velocidade” que a redução de pressão cauda na linha sendo sempre proporcional a essa variação de velocidade.
Restrição de fluxo entre o sistema de vasos de pressão com um sistema de flare
Há um novo vaso de pressão a ser instalado e o sistema de flare existente, que tem uma certa capacidade. A capacidade do sistema de flare existente não suporta a pressão que o novo sistema foi projetado, isso exige que seja projetado um sistema que limete a pressão para flare existe de forma a garantir que a pressão nessa linha supere a pressão máxima.
Nesse caso uma boa solução para esse problema é o uso de RO (orifício de restição) o que permitirá garantir resução drástica na linha atendendo a característica do processo.
Nesse tipo de projeto sempre deve-se considerar o uso de BDV jusante da RO como segurança para o sistema em caso de sobre pressão e ou contra pressão garantindo que sempre que acontecer algum desvio no processo essa envie o excesso para ser queimada no flare, porém como na figura a pressão do equipamen
API MPMS 14 Section 3 Part 1, Natural Gas Fluids Measurement – Concentric, Square Edged Orifice Meters – General Equations and Uncertainty Guidelines, American Petroleum Institute, Third Edition, Reaffirmed 2003
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