treinamento intrumentação yokogawa

1. Medidor de vazão Mássica por efeito Coriolis
e medidor de densidade.
RotaMASS 3 Series
Maxwel.watanabe@br.yokogawa.com

2. Características da
medição

3. - Medição direta de :
- vazão mássica
- densidade
- temperatura
- Medição indireta de :
- vazão volumétrica ( relação entre vazão mássica
e densidade )
- concentração ( relação entre temperatura e densidade )
Grau Brix
Grau Plato
Grau INPM
•Total reset
ou
•Auto zero
• Alarmes
&/ou
• Diagnósticos
Características da medição

4. Características da medição
Vazão mássica :
líquidos
gases em geral
Densidade :
líquidos
É imune a variações de :
viscosidade
densidade
pressão

5. - Medição direta da temperatura do fluido através de um sensor Pt 100
incorporado ao medidor.
Sensor de Temperatura
Isolado.
Medição de temperatura

6. 10 20 30 40 50 60 70 80
0 999,70 998,20 995,64 992,21 988,03 983,19 977,76 971,78
5 1019,56 1017,79 1015,03 1011,44 1007,14 1002,20 996,70 990,65
10 1040,15 1038,10 1035,13 1031,38 1026,96 1021,93 1016,34 1010,23
15 1061,48 1059,15 1055,97 1052,06 1047,51 1042,39 1036,72 1030,55
20 1083,58 1080,97 1077,58 1073,50 1068,83 1063,60 1057,85 1051,63
25 1106,47 1103,59 1099,98 1095,74 1090,94 1085,61 1079,78 1073,50
30 1130,19 1127,03 1123,20 1118,80 1113,86 1108,44 1102,54 1096,21
35 1154,76 1151,33 1147,28 1142,71 1137,65 1132,13 1126,16 1119,79
40 1180,22 1176,51 1172,25 1167,52 1162,33 1156,71 1150,68 1144,27
45 1206,58 1202,61 1198,15 1193,25 1187,94 1182,23 1176,14 1169,70
50 1233,87 1229,64 1224,98 1219,93 1214,50 1208,70 1202,56 1196,11
55 1262,11 1257,64 1252,79 1247,59 1242,05 1236,18 1229,99 1223,53
60 1291,31 1286,61 1281,59 1276,25 1270,61 1264,67 1258,45 1251,99
65 1321,46 1316,56 1311,38 1305,93 1300,21 1294,21 1287,96 1281,52
70 1352,55 1347,49 1342,18 1336,63 1330,84 1324,80 1318,55 1312,13
75 1384,58 1379,38 1373,98 1368,36 1362,52 1356,46 1350,21 1343,83
80 1417,50 1412,20 1406,70 1401,10 1395,20 1389,20 1383,00 1376,60
85 1451,30 1445,90 1440,50 1434,80 1429,00 1422,90 1416,80 1410,50
T (°C)
Wt %
Table of density as a function of concentration in Wt %
and temperature
Medição de concentração

7.  Opcionais disponíveis
Opção Display Componentes Range
concentração
Range
Temperatura
/C01 º Brix Açúcar em água 0 a 85ºBrix 0 a 80ºC
/C02 WT% NaOH em água 2 a 50 WT% 0 a 100ºC
/C03 WT% KOH em água 0 a 60 WT% 54 a 100ºC
/C04 WT% NH4NO3 em
água
1 a 50 WT% 0 a 80ºC
/C05 WT% NH4NO3 em
água
20 a 70 WT% 20 a 100ºC
/C06 WT% HCl em água 22 a 34 WT% 20 a 60ºC
/C07 WT% HNO3 em água 50 a 67 WT% 10 a 60ºC
/C08 WT% H2SO4 em água 2 a 100 WT% 0 a 100ºC
Medição de concentração

8. Opção Display Componentes Range
concentração
Range
Temperatura
/C09 WT% H2O2 em água 30 a 75 WT% 4 a 44ºC
/C10 WT% Etileno glicol em
água
10 a 50 WT% 20 a 40ºC
/C11 WT% Amido em água 33 a 43 WT% 35 a 45ºC
/C12 WT% Metanol em
água
35 a 60 WT% 0 a 40ºC
/C20 Vol% Álcool em água 55 a 100 Vol% 10 a 40ºC
/C21 ºBrix Açúcar em água 40 a 80 ºBrix 75 a 100ºC
Medição de concentração

9.  SOLUÇÃO YOKOGAWA
- Instalar um by-pass na linha permitindo que uma amostra do
fluido passe pelo medidor, um medidor de tamanho menor e de
menor custo pode ser especificado.
- Recomedamos especificar o modelo RCCT/S36 com o opcional
/K3, garantindo a precisão +/- 1g/L.
Medição de densidade / concentração
Rotamass
V1 V2
Elemento de ΔP
V3
Amostra para lab

10. Princípio de operação

11. No Flow

12. Flow

13. Sem Fluxo:
Vibração Paralela
Vazão Mássica:
Efeito Coriolis
PRINCÍPIO DE OPERAÇÃO

14. •O RotaMASS usa a força Coriolis para
medir vazão mássica.
•A força Coriolis ocorre quando o fluido a
ser medido escoa a uma velocidade v
através de um tubo que possui uma
rotação em um eixo perpendicular à
direção do fluxo a uma velocidade angular
ω.
•Quando o fluido se move fora do eixo de
rotação ele sofre aceleração e um aumento
da velocidade periférica. A força gerada é
chamada Força Coriolis. Se o corpo se
afasta do eixo de rotação, a Fc é contrária
à rotação.
• O efeito contrário ocorre quando o fluido
escoa em direção ao eixo de rotação.
Nesse caso a Fc é no mesmo sentido da
rotação.
Força Coriolis

15. Fórmula Força Coriolis
Fc = -2m (ωv)
• m = mass
 ω = Velocidade Angular
• v = Velocidade Radial
• Fc = Força Coriolis

17. V = 0
V > 0
Quando não há vazão os
dois sinais de onda das
bobinas sensoras estão em
fase.
Durante escoamento do
fluido a Força Coriolis
causa uma deflexão no
tubos e cria uma fase nos
dois sinais de onda.
Força Coriolis

18. Princípio de Operação - ROTAMASS
•w =Velocidade Angular
•Fc = Força Coriolis
•∆ϕ = Diferença Ang.
Fase
•A,B = Sensores
•y =Amplitude da
oscilação
•t =Time
∆ϕ ~ Fc ~ m
•

19. Freqüência de ressonância
O comportamento dos tubos de
medição no RotaMASS pode ser
comparado a uma mola, e o fluido
de processo pode ser comparado a
uma “massa” na extremidade da
mola.
Usando um circuito “feedback” a
bobina é energizada causando aos
tubos a oscilação na sua
freqüência de ressonância.
Quando a massa altera, a
freqüência de ressonância por
consequência é alterada também.

20. Medição da densidade
A freqüência de ressonância dos tubos de medição indica não
somente a massa do fluido contido nos tubos, mas também a
densidade do fluido. A densidade do fluido de processo é
derivada do sinal de onda da freqüência.
ρ1 > ρ 2
f diminui f aumenta
T aumenta T diminui

21. Princípio de Medição

22. Pontos Fortes

23. Inner
Diameter
[mm]
Wall
thickness
[mm]
Tube material Qmin
[kg/h]
Qnom
[t/h]
Qmax
[t/h]
RCCS30 1.2 0.20 HC 22 1 0.05 0.1
RCCS31 2.1 0.25 HC 22 4 0.17 0.3
RCCS32 3 0.25 HC 22 8 0.37 0.6
RCCS33 4.5 0.25 HC 22 20 0.8 1.5
RCCS34 7.6 0.91 316 L / HC 22 45 2.7 5
RCCS36 13.4 1.24 316 L / HC 22 200 9.0 15
RCCS38 22.1 1.65 316 L / HC 22 650 32.0 50
RCCS39 37.2 2.60 316 L / HC 22 1800 85.0 120
RCCS39/IR 55.1 2.60 316 L / HC 22 2000 250.0 300
Tamanhos disponíveis

24. Stainless steel
connection box
RCCS39/XR
RCCS39/XR
Novo Tamanho - NOVIDADE
Q máx. = 600 ton/h

25. Primeira Aplicação
• Cliente: Refinaria PDVCUPET
Cienfuego - Cuba
• Aplicação: Óleo Combustível
Pesado
• YOKOGAWA Solução:
ROTAMASS RCCT39/XR
• Benefícios ao cliente:
- Medição de vazão de 450 t/h;
– Troca de um orifício existente com
um transmissor pneumático
juntamente com um Novo Sistema
de Controle DCS CS3000, e
requerimento de alta exatidão.

26. Fotos da Instalação

27. RCCS30-33: Q máx. = 1500 kg/h

28. RCCS/T34-39/IR: Q máx. = 300 ton/h

29. RCCS/T39/XR: Q máx. = 600 ton/h

30. Tamanhos disponíveis
Inner
Diameter
[mm]
Wall
thickness
[mm]
Tube material
Qmin
[kg/h]
Qnom
[t/h]
Qmax
[t/h]
RCCS30 1.2 0.2 HC 22 1 0.045 0.1
RCCS31 2.1 0.25 HC 22 4 0.17 0.3
RCCS32 3 0.25 HC 22 8 0.37 0.6
RCCS33 4.5 0.25 HC 22 20 0.9 1.5
RCCS34 7.6 0.91 316L / HC22 45 2.7 5
RCCS36 13.4 1.24 316L / HC22 200 9 15
RCCS38 22.1 1.65 316L / HC22 650 32 50
RCCS39 37.2 2.6 316L / HC22 1800 85 120
RCCS39/IR 55.1 2.6 316L / HC22 2000 250 300
RCCS39/XR 82.5 3.2 316L 2200 500 600

31. RCCS30-33 : ¼”, ½”, ¾”, 1” e 1 ½”
RCCT34 / RCCS34 : ½”, 1”e ½”
RCCT36 / RCCS36 : 1”, 1 ½” e 2”
RCCT38 / RCCS38 : 1 ½”, 2”, 2 ½” e 3”
RCCT39 / RCCS39 : 3”, 4” e 5”
RCCT39 / RCCS39/IR : 4”, 5” e 6”
RCCT39 / RCCS39/XR : 6” e 8”
Diâmetros disponíveis

32. RCCS30-33 : Flanges ASME classe 150, 300, 600 e 1500
Flanges DIN PN 40 e 100
Tri-Clamp
Rosca DIN11851
Rosca ¼”, ½” e ¾” BSP / NPT
RCCT34 / RCCS34 : Flanges ASME classe 150, 300, 600 e 1500
Flanges DIN PN 40 e 100
Tri-Clamp
Rosca DIN11851
RCCT36 / RCCS36 : Flanges ASME classe 150, 300, 600 e 1500
Flanges DIN PN 40, 63 e 100
Tri-Clamp
Rosca DIN11851
Tipo da conexão
Conexões disponíveis

33. RCCT38 / RCCS38 : Flanges ASME classe 150, 300, 600 e 900
Flanges DIN PN 40 e 100
Tri-Clamp
Rosca DIN11851
RCCT39 / RCCS39 : Flanges ASME classe 150 e 300
Flanges DIN PN 40
Tri-Clamp
Rosca DIN11851
RCCT39 / RCCS39/IR : Flanges ASME classe 150 e 300
Flanges DIN PN16 e PN 40
RCCT39 / RCCS39/XR : Flanges ASME classe 150 e 300
Flanges DIN PN16 e PN 40
Conexões disponíveis

34. Aquecimento e isolação térmica
Temperatura até 350 ºC
+350 C

35. Aquecimento e isolação térmica
• Montagem Remota RCCS3 Opções:
• Versão temperatura estendida
– /MT até 230°C
• Versão alta temperatura
– /HT até 350°C, (mat. Especial para alta temperatura:
coils, wires, epoxy resin, etc.)
• Traceamento e Isolamento pelo cliente
– /S2 Caixa de terminais estendida para altas ou baixas
temperaturas de processo quando o cliente opta em fazer a
isolação
Isolação recomendada
(melhor exatidão)
Isolação Mandatória
(segurança + melhor exatidão)
Standard version

36. Montagem Remota RCCS3 Opções:
• Isolação / Traceamento Térmico
– /T1 Isolação RCCS 30-39/IR
Recomendado quando a temperatura de operação é superior a 80°C
da temperatura ambiente
– /T2 Isolação + Traceamento para RCCS 30-39/IR
– /T3 Isolação + Traceamento com respiro/dreno RCCS 30-39/IR
/T1: - Isolação /T2: - Isolação
- Traceamento Térmico
/T3: - Isolação
- Traceamento térmico com
respiro/dreno
heat heat
vent
Aquecimento e isolação térmica

37. Projeto mecânico do tubo sensor
Tubos auto drenantes
Tubos com paredes grossas
Projeto “caixa dentro de caixa”, imune às vibrações na tubulação
Caixa de conteção para proteção
> 2°
Apresentação Técnica

38. No caso de rompimento do tubo, o compartimento de contenção
protege o meio ambiente e as pessoas de fluidos perigosos.
Caixa de contenção

39. Projeto Mecânico - Caixa dentro de caixa

40. Tubos sem solda

41. • Uma inclinação mínima de 2° permite que o
medidor seja auto-drenante quando instalado na
vertical.
> 2°
> 2°
Tubos auto-drenantes

42. • RotaMASS tem 2 tubos
separados.
– A divisão do fluxo ocorre
externamente.
• Fácil de limpar
– Tubos sem costura não
são brazados ou soldados.
– Não há gaxetas ou o-
rings. É um projeto livre
de vazamento.
Tubos de medição

43. Bobina de
excitação
Sensor
Tubos de medição
Sensor

44. Tentar evitar essa posição para líquidos. Se nehuma outra
posição for possível muito cuidado com o Autozero (bolhas
de gás livres) !
Altamente recomendada para medilçao de gás.
Melhor
Posição
InstalaçãoFLOW
Instalação sem tensões mecânicas !
líquidos
líquidos
gás

45.  Display
Contém até 04 linhas configuráveis
Pode ser visualido vazão instantânea, densidade, temperatura ou vazão
totalizada.
Tela LCD, com backlit, chaves de configuração local por infravermelho.
Display

46. Entradas/Saídas Standard
• 02 saídas de corrente padrão de fábrica
• isoladas galvanicamente
• Falhas de corrente de acordo NAMUR NE43
• 02 Saídas de Pulso ou Status
• Saída de Contato Tipo Transistor Ativa ou Passiva
• Taxa de saída de 0,0001 a 1000 pulses/s
• Saída de freqüência de 0 a 10 000 HZ
• 01 Entrada de Status
• Contato livre de tensão
• Opcional para saída intrinsecamente segura
• Uma saída de corrente (passiva)
• Uma saída de pulso ou status (saída de contato tipo transistor
Passiva)

47. IT2
AI6
AI5
AI4
AI3
TB AI2
AI1
Mass Flow
PID
(Option)
FOUNDATION
Fieldbus
Volume Flow
Density
Temperature
Concentration (Option)
Net Flow (Option)
IT1
Mass, Volume, Net
Mass, Volume, Net
LAS
Rotamass - Function Blocks
EE
(Software
Download)

48. Accuracy Yokogawa Rotamass
% of rate Zero shift
Liquid 0,1 0,005% of Qnom
Gas 0,5 0,005% of
Qnom
ROTAMASS
Medição de Vazão Mássica

49. ROTAMASS
Medição de Densidade

50.  Slug Detection
Diagnóstico Detecção do “slug flow”.
São líquidos com uma certa quantidade de gás e há a
ocorrência de uma bolha.
A densidade do fluido cai bruscamente ocasionando um
ganho na bobina.
Esse diagnóstico detecta esse ganho e um alarme pode
ser selecionado.
A medição é interrompida durante o tempo de duração
da bolha de ar ou gás no líquido.
Após a bolha ter passado pelo medidor a medição
continua estável.
Slug flow
Fluido com bolhas

51. Example: RCCS36, ca. 2200kg/h
Somente água
2% bolhas
ca. 50% bolhas
Fluido com bolhas

52. Slug Flow
Como o Rotamass reage normalmente?
0,998kg/l
0,686kg/l
0,891kg/l
0,973kg/l0,987kg/l0,992kg/l 0,999kg/l
density
mass flow
Drive gain
2s 2s 10s
% air
Drive gain
(V)
flow
(kg/h)
error
flow
roh(kg
/l)
0,0% 0,234 223 0,0% 0,998
0,6% 0,245 221 -0,9% 0,992
1,1% 0,255 219 -1,8% 0,987
2,5% 0,28 212 -4,9% 0,973
10,7% 0,34-0,38 196 -12,1% 0,891
31,2% 0,44-0,48 191 -14,3% 0,686
0,0% 0,232 217 0,999
Fluido com bolhas

53.  Certificado INMETRO
 Exemplos de Aplicação

54. Medidor de vazão ROTAMASS
2009
Certificação INMETRO para
Transferência de Custódia:
Certificado para Líquidos

55. Novo Conversor RCCR31
Conversor Remoto para montagem em Rack de 19”
Alimentação 100 a 264 V AC ou 24 V DC

56. Novos opcionais
/PT – Teste de penetração do tingimento
da solda do flange

57. Novos opcionais
/RT – Exame através de Raio-X
da solda do flange

58. Novos opcionais
/PM4 e PM6 – Identificação Positiva
de Material
PM4 – 4 ptos de testes
PM6 – 6 ptos de testes

59. Novos opcionais
/HP – Alta Energia de excitação das bobinas
Mandatório para o RCCS39/XR.
Altamente recomendado para o
RCCS39/IR.
Devido a sistemas líquido/sólido ou bolhas no líquido os seguintes efeitos são esperados:
-Maior consumo de energia
- Erro na leitura da medição de vazão mássica
Para minimizar esses efeitos, o /HP deve ser selecionado principalemente para tubos grandes,
onde tais efeitos são mais significativos.

60. Fluido: Hydrocarbon Hydrogen Mixture
Concentração H2: 5 a 10%
Aplicações

61. Fluido: Hydrocarbon Hydrogen Mixture
Concentração H2: 5 a 10%
Aplicações

62.  Medição de vazão em carregamento e descarregamento de caminhões
• Usado para entrega de Argônio e
Dióxido de Carbono líquido
(criogenia, baixas temperaturas).
Aplicações

63. • Example 1:

65. A produção de álcool é regulamentada pelo seu teor alcoólico:
- ºINPM - % de álcool em massa
- ºGL - % de álcool em volume
Case Grau alcoólico
Indústrias: Açúcar e Álcool
Área: Destilaria

66. Case Grau alcoólico - Vantagens
= Concentração
(álcool em água) + Vazão
 Substituição do modo de controle por temperatura constante que
apresentava:
- Dificuldade de estabilização do sistema,
- controle de pH manual, necessitando de um operador para monitoração do pH
e dosagem de produto químico na coluna.
 Pelo modo de controle através da concentração e da vazão
Benefícios : Controle mais rápido e preciso para correção do
processo antes da estocagem do álcool.
Indústrias: Açúcar e Álcool
Área: Destilaria

67. Case ºBrix – Açúcar e Álcool
Aplicação: Controle de Brix do Xarope
- Este controle consiste em medir o brix
do xarope e controlar a vazão de xarope
do último efeito de evaporação.
65 ºBrix

68. Case CVRD – Paragominas - PA
Aplicação: Polpa de bauxita
15% de sólidos
em suspensão
Partes molhadas
em AISI 316L

69. Display – Aplicação ºBRIX

70. Tabela comparativa
Tabela Comparativa entre o medidores vazão EJX910A, o DY, o Rotamass e o AXF
Principio: EJX910A DY Rotamass AXF
Mede os seguintes fluidos
líquidos, vapor e
gases compatíveis
com elementos
primários
líquidos, vapor,
condensado e gases
limpos e de baixa
viscosidade
líquidos, gases, vapor
superaquecido, lamas
, com qualquer
viscosidade
líquidos, lamas , com
qualquer viscosidade
e condutividade > 0,1
ou 1 microS/cm
Aplicações Alimentícias e Farmacêuticas NÃO NÃO SIM só alimentícias
Não usar com
líquidos incrustantes,
viscosos, com sólidos
em suspensão e
corrosivos
líquidos incrustantes,
viscosos, com sólidos
em suspensão e
corrosivos
fluidos abrasivos,
vapor
saturado
gases, vapor e
líquidos não
condutivos
Saída de pulsos e 4 a 20 mA simultâneas SIM SIM SIM SIM
Precisão
Vazão volumétrica
± 0,75% para líquidos
± 1,0% para vapor e
gases (6)
± 0,35% (usual)
± 0,20% (sob
condições) (6)
Vazão Mássica
± 1% da vazão
mássica (6)
± 2% da vazão
mássica
± 0,1% para líquidos
± 0,5% para gases (6)
Protocolo FIELDBUS SIM SIM SIM SIM
Protocolo HART SIM SIM SIM SIM
Mede vazão mássica e volumétrica
de líquidos, vapor e
gases
de líquidos, vapor
saturado e gases sob
pressão constante
de líquidos, vapor
superaquecido e
gases
só a vazão
volumétrica de
líquidos
Indica a vazão e totaliza a massa ou
volume no display
SIM SIM SIM SIM
Software de configuração necessário SIM NÃO NÃO NÃO
Sensor de temperatura externo incorporado incorporado não possui
Variáveis medidas
DP, P estática,
temperatura
vazão volumétrica e
temperatura
vazão mássica,
densidade e
temperatura
vazão volumétrica

71. Obrigado!