Compreendendo a Medição de Fluxo: Sensores Invasivos vs. Não Invasivos e Intrusivos vs. Não Intrusivos
Na medição de fluxo, a seleção do sensor correto é crucial para a aquisição precisa de dados. Duas considerações principais são se o sensor entra em contato com o fluido (invasivo vs. não invasivo) e se ele altera o perfil de fluxo (intrusivo vs. não intrusivo).
Sensores Invasivos:
Esses sensores possuem transdutores molhados que entram em contato direto com o fluido em movimento. Exemplos incluem medidores de turbina e medidores de fluxo de pressão diferencial (DP) com sondas de inserção. Embora esses sensores possam ser confiáveis, sua intrusão no fluxo pode causar vários problemas:
- Distorção do Fluxo: O sensor pode interromper o perfil natural do fluxo, criando turbulência e potencialmente levando a medições imprecisas. Isso é particularmente preocupante para aplicações sensíveis com fluxo laminar.
- Perda de Pressão: A presença do sensor causa uma queda de pressão na tubulação, que precisa ser levada em consideração nos cálculos de fluxo, principalmente o transmissor de pressão diferencial DP.
- Desafios de Manutenção: Os sensores invasivos podem exigir a remoção periódica da tubulação para limpeza ou calibração, o que leva a paradas e potenciais riscos de segurança.
Sensores Não Invasivos:
Esses sensores medem o fluxo sem entrar em contato com o fluido. Eles normalmente são montados na parte externa do tubo. Exemplos incluem medidores de fluxo ultrassônicos e medidores tipo abraçadeira. Os sensores não invasivos oferecem várias vantagens
- Queda de Pressão: Nenhuma queda de pressão ocorre dentro da tubulação porque os sensores são instalados fora da tubulação.
- Facilidade de Instalação e Manutenção: Os sensores não invasivos podem ser instalados e mantidos sem interromper o fluxo, melhorando a segurança e reduzindo o tempo de paradas.
- Medição Precisa: Eles evitam a distorção do fluxo, resultando em dados mais precisos, especialmente para perfis de fluxo sensíveis.
Intrusivo vs. Não Intrusivo:
Os termos “intrusivo” e “não intrusivo” às vezes podem ser usados alternadamente, mas uma distinção mais precisa pode ser útil. Aqui está um resumo:
- Sensores Intrusivos: Esses sensores são fisicamente posicionados dentro da tubulação, independentemente de entrarem em contato direto com o fluido. Isso inclui transdutores molhados (invasivos) e alguns sensores não molhados, como medidores de alvo que usam uma haste inserida na corrente de fluxo.
- Sensores Não Intrusivos: Esses sensores são posicionados fora da tubulação, mesmo que tenham algum componente secundário que possa tocar o fluido indiretamente. Este pode ser o caso de alguns medidores de fluxo ultrassônicos especializados que usam sondas em contato com a parede do tubo para transmitir ondas sonoras.
Resumo da Tabela:
| Recurso | Sensor Invasivo | Sensor Não Invasivo |
|---|---|---|
| Contato com Fluido | Sim (Transdutor Molhado) | Não |
| Intrução de Fluxo | Sim | Não |
| Localização | Dentro da Tubulação | Fora da Tubulação |
| Exemplo | Medidor de turbina, Medidor DP | Medidor Ultrassônico, Clamp-on |
A Popularidade dos Sensores Não Invasivos e Não Intrusivos:
A crescente popularidade dos medidores de fluxo não invasivos e não intrusivos pode ser atribuída a vários fatores:
| Tipo de Sensor | Descrição | Contato com o Fluido | Intrusivo no Fluxo | Exemplos |
|---|---|---|---|---|
| Invasivo | Sensor com transdutor que entra em contato direto com o fluido. | Sim | Sim | =>Medidor de turbina: Mede a velocidade do fluido com base na rotação de uma turbina imersa no fluxo. =>Medidor de Pressão Diferencial (DP): Mede a diferença de pressão entre dois pontos na tubulação para inferir a vazão. |
| Não Invasivo | Sensor que mede o fluxo sem entrar em contato com o fluido. | Não | Não | => Medidor de fluxo ultrassônico: Utiliza ondas sonoras para medir a velocidade do fluido. Medidor tipo Clamp-0N(Abraçadeira) : medidor é baseado na aplicação de pulsos ultrassônicos através da parede do tubo e na detecção desses pulsos do outro lado do tubo |
| Intrusivo | Sensor que é fisicamente colocado dentro da tubulação, independentemente do contato com o fluido. | Pode ser Sim ou Não | Sim | =>Medidor de alvo (invasivo): Mede a velocidade do fluido com base na deflexão de um alvo inserido no fluxo. => Medidor de fluxo ultrassônico com sondas na parede do tubo (não invasivo): Mede a velocidade do fluido usando ondas sonoras transmitidas através da parede do tubo. |
| Não Intrusivo | Sensor que é posicionado fora da tubulação. | Pode ser Sim ou Não | Não | => Medidor de fluxo eletromagnético (não intrusivo): Mede o fluxo induzindo um campo elétrico no fluido. => Medidor de fluxo Doppler: Mede a velocidade do fluido usando o efeito Doppler. |
Benefícios dos medidores de fluxo ultrassônicos não invasivos
Os medidores de fluxo ultrassônicos não invasivos oferecem várias vantagens em relação aos medidores de fluxo tradicionais, tornando-os uma escolha popular para diversas aplicações industriais. Aqui está uma análise dos principais pontos com contexto aprimorado e explicações técnicas:
- Instalação Simplificada e Portabilidade: Ao contrário dos medidores intrusivos que requerem rompimento da tubulação, os medidores ultrassônicos não invasivos são fixados por abraçadeira ou montados em wafer. Isso elimina a necessidade de paradas do processo ou modificações na linha, reduzindo os custos de instalação e o tempo de inatividade. Seu design compacto e facilidade de fixação os tornam altamente portáteis para fins de verificação em diferentes tubulações.
- Operação sem vazamentos e contaminação: Como os medidores não invasivos não penetram na tubulação, não há risco de vazamentos ou contaminação do fluido. Isso é crucial para aplicações que envolvem fluidos perigosos ou estéreis, garantindo a segurança e integridade do produto.
- Relação Turn-down Excepcional: A relação turn-down se refere à capacidade de um medidor de fluxo medir com precisão o fluxo em uma ampla faixa de velocidades. Medidores tradicionais como medidores de pressão diferencial (DP) ou medidores de turbina normalmente têm uma relação turn-down de cerca de 10:1. Isso significa que eles podem medir taxas de fluxo com precisão dentro de uma faixa dez vezes maior do que o fluxo detectável mais baixo. No entanto, os medidores ultrassônicos não invasivos possuem uma relação turn-down significativamente maior, frequentemente excedendo 400:1. Isso permite que eles lidem com uma faixa muito mais ampla de velocidades de fluxo com alta precisão, tornando-os adequados para diversas aplicações.
Referência: Este artigo fornece uma explicação mais detalhada da relação turn-down em medidores de fluxo: O que é rangeabilidade em medidores de vazão (link para artigo sobre relação turn-down em medidores de fluxo)
- Manutenção mínima: Os medidores ultrassônicos não invasivos não possuem partes móveis, eliminando o desgaste associado aos medidores tradicionais, como medidores de turbina. Isso se traduz em requisitos mínimos de manutenção e desempenho consistente por longos períodos. Mesmo que os transdutores (sensores) falhem, eles podem ser facilmente substituídos sem interromper o processo, aumentando ainda mais a eficiência operacional.
Concluindo, os medidores de fluxo ultrassônicos não invasivos oferecem uma combinação de facilidade de instalação, operação à prova de vazamentos, relação turn-down excepcional e manutenção mínima, tornando-os um recurso valioso para várias aplicações de medição de fluxo nas indústrias modernas.
Turbine Flow Meter Explained | Operation and Calibration – RealPars
OPTISONIC 6300 P For temporary flow measurement of liquids | KROHNE Group
Introdução a medição de vazão 1 – Dicas de Instrumentação (dicasdeinstrumentacao.com)
Observações:
- A tabela acima apresenta apenas alguns exemplos de sensores de fluxo. Existem muitos outros tipos de sensores disponíveis, cada um com suas próprias características e aplicações.
- A escolha do tipo de sensor certo para uma aplicação específica dependerá de uma variedade de fatores, como o tipo de fluido, a faixa de vazão desejada, a precisão necessária e as condições de instalação.
- É importante consultar um especialista em medição de fluxo para obter orientação na seleção do sensor mais adequado para suas necessidades.