Introdução a medição de vazão 1
Estudando a história da medição de vazão podemos identificar indícios de sua utilização a mais de 3000 anos. Porém seus estudos tem menos do que 200 anos e sua evolução se deu com o avanço da tecnologia nos últimos 40 anos. A tecnologia permitiu um grande avanço disponibilizando uma variedade de métodos de disponíveis para medir o fluxo sólidos, líquidos, gases e vapores.
Existem três diferentes tipos de medidores vazão:
- A velocidade do fluido em determinado ponto [ m/s (sendo a relação da distancia (em metros) por unidade de tempo (emsegundo).]
- A taxa volume do fluxo [m³/min) sendo a relação de volume (medida em metros cúbicos) por uma relação de tempo (em minuto).]
- A taxa de fluxo de massa (kg/s sendo a relação de uma medida de peso (em quilogramas) por uma unidade de tempo ( por segundo).]
- A medição da vazão total, que é o volume ou massa total que fluiu em um determinado período de tempo.
Software de simulação
Os sistemas de medição de fluxo de fluido fornecem informações vitais para os seguintes fins:
- Qualidade do produto : Os medidores de fluxo são necessários para realizar as misturas proporcional de produtos intermediários para produzir produtos acabados de acordo com as especificações de qualidade conhecidas e consistentes.
- Planejamento da produção: O planejamento de produção é fundamental para controle dos resultados da industria que é definido conforme o as necessidades regionais.
Normalmente, uma taxa média de produção é planejada em um dia de calendário que leva em consideração quaisquer períodos de paralisação necessários para manutenção e inspeção. - Controle de processo: Às vezes, medidores de fluxo são usados para controlar algumas outras variáveis principais do processo. Exemplos na coluna do separador, os níveis de líquido são mantidos constantes, variando a taxa de fluxo do processo nas colunas, também são mantidos constantes, variando a taxa de fluxo do fluido de processo que passa por elas. A pressão na coluna também é mantida constante, variando a taxa de fluxo do meio de resfriamento.
O que é Flow?
Fluxo é definido como uma quantidade de fluido (líquidos e / e gases) que se move em um duto por uma unidade de tempo.
Fatores que afetam as taxas de fluxo em tubos:
Os principais fatores que afetam o fluxo de fluidos através dos tubos são:
- Velocidade do fluido.
- Fricção do fluido em contato com o tubo.
- Viscosidade do fluido.
- Densidade do fluido.
Velocidade do fluido
A velocidade do fluido depende da pressão total que está forçando o fluido através do tubo. Quanto maior a pressão total , mais rápida é a taxa de vazão do fluido (todos os outros fatores permanecem constantes) e, conseqüentemente, maior o volume de fluxo.
Outro fator que pode influenciar na taxa de vazão e o diâmetro por exemplo porque, se por exemplo dobrarmos o diâmetro da tubulação quadruplicamos a taxa de vazão.
Fricção do tubo Fator de atrito
O atrito da tubulação reduz a taxa de fluxo de fluidos através das tubulações e é, portanto, considerado um fator negativo.
Por causa do atrito de um fluido em contato com um tubo, a taxa de fluxo do fluido é mais lenta perto das paredes do tubo do que no centro. Quanto mais liso, mais limpo e maior for o tubo, menor será o efeito do atrito do tubo na taxa de fluxo geral do fluido.
Viscosidade
Viscosidade (η), ou o atrito molecular dentro de um fluido, afeta negativamente a taxa de fluxo de fluidos. A viscosidade e a fricção do tubo diminuem a taxa de fluxo de um fluido perto das paredes de um tubo. A viscosidade aumenta ou diminui com a mudança de temperatura, mas nem sempre como seria de esperar. Em líquidos, a viscosidade normalmente diminui com o aumento da temperatura.
No entanto, em alguns fluidos a viscosidade pode começar a aumentar acima de certas temperaturas. Geralmente, quanto maior a viscosidade de um fluido, menor é a taxa de fluxo do fluido (outros fatores permanecem constantes).
A viscosidade é medida em unidades de centipoise. Outro tipo de viscosidade, denominado viscosidade cinemática, é medida em unidades de centistokes. É obtido dividindo-se o centipoise pela gravidade específica do fluido.
Densidade
A densidade (ρ) de um fluido afeta as taxas de fluxo em que um fluido mais denso requer mais pressão para manter uma taxa de fluxo desejada. Além disso, o fato de que os gases são compressíveis, enquanto os líquidos essencialmente não o são, muitas vezes requer que métodos diferentes sejam usados para medir as taxas de fluxo de líquidos, gases ou líquidos com gases neles.
Foi descoberto que os fatores de fluxo mais importantes podem ser correlacionados em um parâmetro adimensional chamado Número de Reynolds.
Compreendendo o fluxo
A Lei do Fluxo
Se o líquido fluir através de um tubo de diâmetros variados, em um determinado momento o mesmo volume flui em todos os pontos. Isso significa que a velocidade do líquido deve aumentar em um ponto estreito (veja a figura abaixo).
A vazão / fluxo Q é a relação de um volume V por uma unidade de tempo t
O volume é a relação da área ( A) por um comprimento (s)
Substituindo as equações apresentada na formula de (Q) obtemos
Obteremos que a Q é uma relação da área (A) pela velocidade (s/t)
Em uma tubulação a uma mesma vazão Q em (L/min) ocorre em qualquer ponto da linha fluindo entre o ponto A1 e A2 serão obtidas as velocidades v1 e v2
Q1=Q2
Q1 = A1 x v1
Q2 = A2 x v2
A1 x v1 = A2 x v2
Balanço de energia no fluxo
De volta ao princípio da conservação de energia dentro de um sistema; pode apenas mudar de um estado para outro, o mesmo princípio se aplica ao fluxo dentro de um sistema fechado de fluxo. Considere o diagrama abaixo:
Um líquido com densidade de ρ o flui constantemente em um tubo com diâmetros redutores de A a B. Dois pontos no tubo foram vazados com um pequeno tubo, ou seja, Tapping 1 e Tapping 2, e resulta em dois níveis diferentes de pressão.
A Lei de Conservação de Energia, com respeito a um fluido que flui, afirma que ‘a energia total de um fluxo de líquido não muda, desde que o sistema seja mantido fechado (sem influências externas)’.
Negligenciando os tipos de energia que não mudam durante o fluxo, a energia total é composta;
eu. Energia potencial (devido à posição e dependente da altura da cabeça do líquido e da pressão estática, é igual a m · g · h).
ii. Energia cinética (devido ao movimento e dependente da velocidade do fluxo e da contrapressão, é igual a ½mv²)
Se a velocidade aumenta à medida que a seção transversal diminui, a energia do movimento aumenta. Como a energia total permanece constante, a energia potencial e / ou pressão deve se tornar menor à medida que a seção transversal diminui.
Não há mudança mensurável na energia potencial. No entanto, a pressão estática muda, dependendo da contrapressão, ou seja, dependente da velocidade do fluxo.
É principalmente a pressão estática que é importante no ‘sistema hidrostático’, uma vez que a altura da cabeça do líquido e a velocidade do fluxo são geralmente muito pequenas.