O documento descreve o princípio de funcionamento e características técnicas de um medidor de vazão do tipo vórtex. O medidor funciona medindo a frequência de vórtices gerados no fluido, que é proporcional à vazão. Possui alta precisão e baixa perda de carga, com saídas digitais e analógicas. É adequado para medição de gases, líquidos e vapores.

1. Medidor de vazão tipo vórtex - DY
maxwel.watanabe@br.yokogawa.com

2. Princípio de Medição
Copyright: NASA/GSFC/LaRC/JPL, MISR Team, Internet-Source:
http://photojournal.jpl.nasa.gov, Photograph of the Terra Satellite, June 6th 2001
Vortices, um fenômeno natural

4. Princípio de Funcionamento
Mountain
in top
Vortices
Princípio de Operação:
A frequência dos vórtices “f” é proporcional a velocidade de escoamento
“v” do fluido. E desta maneira é possível obter a vazão através da
fórmula: f = St (v/d)
onde: f = frequência dos vórtices ; St = número de Strouhal (constante)
v = Velocidade; d = espessura do shedder (constante)

5. Número de Reynolds
Re = Reynolds number
D = Diameter of flow tube [mm]
v = Flow velocity [m/s]
p = Fluid density [kg/m³]
µ = Fluid viscosity [mPa s]
µ
ρ⋅⋅
=
vD
Re
Princípio de Operação

6. Princípio de Operação
Fluxo laminar,
vortices não são formados.
NReynolds = 0 a 5.000
Fluxo de transição,
formação de vórtices irregular.
NReynolds = 5.000 a 20.000
Fuxo turbulento,
formação regular de vórtices.
NReynolds = >20.000

7. Princípio de Operação
A frequência dos vórtices “f” é proporcional a velocidade “v” do fluido. E
desta maneira é possível obter a vazão através da fórmula:
f = St (v/d)
onde: f = frequência dos vórtices
St = número de Strouhal (constante)
v = Velocidade
d = espessura do shedder (constante)

8. O que é o número de Strouhal?
l
O número de Strouhal é a relação entre o intervalo de
formação dos vórtices e a espessura do shedder.
St = d / l

9. Relação entre Numero de Strouhal,
Reynolds e velocidade
LINEAR RANGE
MEASURING RANGE
5 x 10
3
2 x 10
4
VELOCITY
.2
.1
.3
80 m/s (GAS)
10 m/s (LIQUID)0,3 m/s (LIQUID)
3,0 m/s (GAS)
7 x !0 7
SPECIFICATION RANGE
REYNOLDS NUMBER
StrouhalNumber

10. Caracterísiticas na medição
Características:
- Alta rangeabilidade;
- Baixa perda de carga residual;
- Alta precisão;
- Eletrônica sofisticada, tecnologia DSP proprietária da Yokogawa (processamento
digital do sinal) permite a estabilidade do sinal de saída, eliminando ruídos de vazão.
-Opção multivariável, através de um sensor de temperatura incorporado permite
corrigir a temperatura e calcular a vazão mássica do fluido.
Propriedades do Fluido a ser medido:
Líquidos com baixa viscosidade (até 3 cP) e sem sólidos em supensão.
Gases e principalmente vapor saturado e super aquecido.
Evitar fluidos multifásicos e aderentes.

11. Cristal A
Cristal B
Força H L
Como o instrumento mede os Vortex?
O Shedder contem dois piezo sensores
que sofrem influencia da região de
alta pressão antes da formação do
vortez e da região de baixa pressão
logo após a formação do vortex.

12. O cristal piezoelectrico converte
o stress mecanico em pulso
eletrico. O cristal é
hermeticamente selado e não
possui ocntato com o processo.
Cristal A
Cristal B
Força
O Fluxo atinge o shedder bar, e se
divide formando dois vórtices. Os
vortex alternadamente criam uma
diferencial de pressão na barra shedder.
A barra possui uma maior área na região
de alta pressão permitindo assim o
micro deslocamento.
Vazão
Como ele funciona?
H L

13. Características Técnicas
Diâmetro reduzido incorporado
Características principais
– Diâmetros disponíveis: 1” a 8” , só para modelos flangeados
– Classes de pressão: ANSI 150#, 300#
– Redução de tamanho: 1 diâmetro abaixo
– Comprimento face a face é o mesmo do diâmetro padrão.
Projeto do corpo:
1 diâmetro menor
Flange
Flange 1" 1 1/2" 2" 3" 4" 6" 8"
Diâmetro 1/2" 1" 1 1/2" 2" 3" 4" 6"

14. Medidor Vórtex Digital
com sensor de
temperatura
incorporado!
Sensor de
Temperatura
Pt1000
Características Técnicas

15. • Multivariável - /MV
Sensor de Temperatura
(Pt1000, Class A)
Detalhe PT1000

16. “O” RING
Vedação
Sede Vedação
Placa de Metal
Disco de Metal
Placa de Ceramica
Vedação Hermetica
CAP ASSEMBLY
CRISTAL
PIEZOELECTRICO
ISOLADOR
(SHRINK TUBING)
Tubo de Metal
Construção do Sensor
Barra de
Metal solida
Shedder

17. Cristal
Piezoelectrico
Placa de
Ceramica
Disco de Metal
Tubo de Metal
Placa de Metal
“O” Ring Vedação
Barra Solida de
Metal (Shedder)
Não possui diafragmas
Sem conexões
MTBF superior a 250
anos
Construção do Sensor

18. BPF
Piezo-ceramics
Ruido e Interferencia Ambiente
Somador
ANALIZADOR
SPECTRO 3
Conversor
De Carga 1
ANALIZADOR
SPECTRO 2
ANALIZADOR
SPECTRO 1
CPU
Schmitt
Trigger
GATE ARRAY
B
A
Contador
Conversor
De Carga 2
Circuito
Saida
Conversor
A/D
Conversor
A/D
Processador de Sinal DSP
O digitalYEWFLO possui processador de sinal totalmente digitalizado. Isto permite que a medição
realizada por circuitos analógicos (tais como um componente, Schmitt trigger e filtro) possam ser
tratados de maneira digital com processamento de ruído e interferência, reduzindo conversores e
garantindo maior estabilidade na indicação.

19. Processador de Sinal DSP

20. Display Completo e Amigável
• Indicação Simultanea de vazão e
totalização
• Temperatura
• Diagnosticos de processo
Check Vibração
Check Vazão
• Confiuração Local
Valor Totalizado
Menssagem de Diagnostico
Vazão
HART
Indicações do Instrumento

21. • Integral
• Integral com Redução
Altas Temperaturas
Remoto
Modelos Yokogawa DY

22. DY... /MV – Aplicação em Vapor Saturado
Vazão Mássica (Qm)= Vazão Volumétrica (Qv) × Densidade(ρ)
• Cálculo
– Através de tabelas de
vapor embutidas no
medidor é encontrada a
pressão do vapor
utilizando a medição da
temperatura;
– A temperatura e a
pressão define a
densidade do vapor;
– Combinando a densidade
e vazão volumétrica do
vapor resulta a vazão
mássica.
0
10
20
30
40
50
0 50 100 150 200 250 300
Temperature （℃）
Pressure(kgf/cm2）
Curva do Vapor Saturado

23. DY... /MV – Aplicação em Vapor Superaquecido
• Cálculo
– Adotada uma
constante de pressão;
– A temperatura e a
pressão adotada
define a densidade do
vapor;
– Combinando a
densidade e vazão
volumétrica do vapor
resulta a vazão
mássica.
Vazão Mássica (Qm)= Vazão Volumétrica (Qv) × Densidade(ρ)
0
10
20
30
40
50
0 50 100 150 200 250 300
Temperature （℃）
Pressure(kgf/cm2）
Saturated Steam Curve
P? Psat
P1
P2
P3

24. Características Técnicas
Saída de vazão mássica pela correção de temperatura
Aplicação
Vazão Mássica pela
correção da
temperatura
Cálculo
A. Vapor Saturado Aplicável Tabela de vapor
B. Vapor Super
aquecido
Aplicável para
pressões fixas
(ajustes manuais)
Tabela de vapor
C. Gás
Aplicável para
pressões fixas
(ajustes manuais)
Correção de temp./
pressão
D. Líquido
Aplicável : fator de
densidade pela
função quadrática da
temperatura (ajustes
manuais)
Correção da
densidade com a
temperatura

25. Características Técnicas
Exatidão Básica
Vazão Volumétrica
nas condições de
operação
Vazão Mássica ou
Vazão Volumétrica nas
condições Normais /
Standard
A. Vapor Saturado +/- 0,5 a 1% Leitura +/- 2,0% Leitura
B. Vapor Super
aquecido
+/- 1,0% Leitura +/- 2,0% Leitura
C. Gás +/- 1,0% Leitura +/- 2,0% Leitura
D. Líquido +/- 0,75% Leitura +/- 1,5% Leitura
Aplicação
Exatidão

26. Características Técnicas – detalhes no cálculo

27. Características Técnicas
Saídas Analógica e Pulsos Simultâneas

28. Características Técnicas
TB
AI2
AI1
Volumetric Flow
PID
(Option)
FOUNDATION
Fieldbus
Mass Flow, Temperature
LAS
DI1DI1
DI2
Blocos Funcionais – Tecnologia Foundation Fieldbus

29. Características Técnicas
Instalação adequada – exemplos trecho reto necessário
5D or
more
5D or
more
10D or
more
5D or
more
10D or
more
5D or
more
②
①
Bent Pipe
10D or
more
5D or
more
①
①Single bent pipe
②Double bent pipe; coplanar
③Double bent pipe; non coplanar
20D or
more
5D or
more
②
①
Reducer Pipe
Expander Pipe
Valve position & Straight pipe length
20D or
more
5D or
more
10D or
more
5D or
more
①
1) Single bent pipe
20D以上 5D以上
②
①
2) Double bent pipe; non coplanar
In case of DYF reducer type

30. • Montagem Tradicional
• Montagem com Vórtex com Diâmetro Reduzido
Diâmetro Reduzido

31. 1) Horizontal Style 2) Vertical Style
■ Proper Converter direction （Horizontal piping style）
気体気体
蒸気蒸気
液体液体
Gas
Steam
Liquid
Proper Installation Style for Digital YEWFLO
気体気体
蒸気蒸気
液体液体
■Proper installation style on each application
Please refer the following figure
Gas
Steam
Liquid
Gas
Steam
Liquid

32. Características Técnicas Importantes
Temperatura de Processo:
- 29 a 85 ºC (standard)
-196 a 100 ºC (criogenia)
- 29 a 450 ºC (alta temperatura)
Conexões ao processo: wafer e flanges JIS, ANSI e DIN
Classes de pressão:
ANSI 150#, 300#, 600#, 900#
EN (DIN) PN 10, 16, 25, 40, 64, 100
JIS 10k, 20k, 40k
Acabamento: RF com ou sem ranhuras, RJ para
ANSI 600# e 900#

33. Shedder Bar
Transmissor DP
Baixa Perda de carga
Vazão mássica calculada diretamente com
compensão de temperatura
Alto erro devido às variações das
condições de operação
T
Alta Perda de carga
Orifice Plate
Trans. Temperatura e pressão instalados na tubulação
INSTALAÇÃO MAIS COMPLEXA
Simples instalação entre flanges
Precisão garantida nas condições de projeto.
Erro alto caso as cond. de operação sejam variáveis.
Mínimo erro devido à instabilidade na medição
 Medição de vazão mássica para vapor saturado ou gases sob P cte
Modelo: DY/MV mede a vazão mássica Precisão: 2,0% do valor lido
Eliminação do computador de vazão e do sensor de temperatura
Vantagens Vórtex x Placa Orifício

34. Aplicação
UTILIDADES: Vórtex
 Consumo de Vapor
CALDEIRA
GÁS
NATURAL
ÁGUA
Consum. 1
Consum. 2
Consum. N
Magnético
Vórtex
 Vantagens:
 Rateio: Consumo individual de vapor
 Avaliação do consumo de água/óleo
 Avaliação do rendimento da caldeira
Medição em cogeração e caldeiras para geração de vapor
Indústrias: Refinaria, Petroquímica, Óleo e Gás, Química, Papel e Celulose, Álcool e Açucar, Energia e
Mineração

35. Aplicação
Medição de vazão de álcool hidratado ou anidro
Indústrias: Açúcar e Álcool
Área: Destilaria
 Vantagens:
 Medição volumétrica do álcool
 Aplicações que não exigem tanta precisão quando comparado com o Coriolis
 Maior confiabilidade e menos manutenção quando comparado com a placa de orifício
 Medição da vazão
de álcool hidratado
na entrada da coluna de
Destilação de álcool
Anidro.
Líquidos Vazão volumétrica
Coriolis +/- 0,2% VM
Vórtex +/- 0,75% VM
Placa de Orifício +/- 2,0% VM

36. Cuidados com a especificação
Medição de Vazão
Cliente:
Projeto: Responsável:
MEDIDOR DE VAZÃO TIPO VÓRTEX
Standard BRAIN FIELDBUS
Multivariável / MV HART
Serviço:
Fluido: Est. Físico: Gás Líquido Vapor
DADOS DO PROCESSO
Unid. de
Eng. CONEXÃO AO PROCESSO (ANSI ou DIN e classe de pres.)
Vazão : Normal Wafer
Min.
Máx. Flange
Ex.: flange ANSI 150#; w afer DIN PN 40
Pressão : Min. CLASSIFICAÇÃO DA ÁREA
Máx.
À Prova de explosão
Temperatura : Normal
Min. Área não Classificada
Máx.
Segur. intrínsica
% Sólidos em Suspensão : Sim
Não CONVERSOR
Densidade :
Integral Remoto
Viscosidade :
Diâmetro da Tubulação : Indicação Local: Sim
Conexão Tipo Classe : Não
Trecho reto disponível :
Compr. do Cabo: m.
Material da Tubulação :

37. Obrigado!
maxwel.watanabe@br.yokogawa.com