Instrumentos vazao

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Introdução
Vazão ou fluxo: quantidade de fluido
(liquido, gás ou vapor) que passa pela secao
reta de um duto por unidade de tempo.
Transporte de fluidos: gasodutos e oleodutos.
Serviços públicos: abastecimento, saneamento.
Indústria em geral: controle de relação, batelada,
balanços de massas, contribuindo para a
qualidade e a otimização de controle de
processos.
No nosso dia-a-dia: hidrômetro, bomba de
gasolina, etc.

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Introdução
Vazão volumétrica: é a taxa de transferência de
um fluido, tomada em unidades de volume no
tempo. E a velocidade com que se transporta um
volume.
A vazão que flui por um duto de área de seção
transversal A faz com que uma partícula do fluido
percorra uma distancia h entre os pontos a e b
deste duto num dado instante de tempo t.

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Introdução
A velocidade v do escoamento é dada por:

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Introdução
O volume V entre a e b com o duto
totalmente preenchido é dado por:

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Introdução
Substituindo t e V de (2) e (3) em (1), obtém-se a
relação entre vazão volumétrica e velocidade de
escoamento para dutos totalmente preenchidos
como:
A vazão volumétrica, principalmente de fluidos
compressíveis, exige a especificação se o volume é
referido as condições de temperatura e pressão de
operação ou se e convertido a condições de
referência.

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Introdução
Condutividade: facilidade de condução de corrente
elétrica. No caso dos fluidos, a corrente será
conduzida pelos íons dos quais são constituídos.
Compressibilidade: variação da massa especifica
do material em função da pressão.
Os líquido normalmente são tratados como incompressíveis
(a massa especifica não varia com a pressão).
Os gases e vapores como compressíveis (a massa
especifica pode variar significativamente com a pressão).

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Regimes de escoamento em uma
tubulação
O escoamento de um fluido numa tubulação pode
ser laminar ou turbulento.
O escoamento laminar se caracteriza por um escoamento
em camadas planas ou concêntricas, dependendo da
forma do canal ou do tubo, sem passagem das partículas
do fluido de uma camada para outra e sem variação de
velocidade, para determinada vazão.
O escoamento turbulento se caracteriza por uma mistura
intensa do liquido e oscilações de velocidades e pressões.
O movimento das partículas e desordenado e suas
trajetórias tem geralmente formas complicadas. A
turbulência ocorre, via de regra, para velocidades mais
altas de escoamento.

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tubulação

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tubulação
Número de Reynolds: parâmetro
adimensional que caracteriza o tipo de
escoamento de fluidos em uma tubulação.
Tem-se um escoamento laminar quando Re
≤ 2000 e turbulento quando Re ≥ 4000.

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Equação da continuidade
Para líquido incompressíveis que fluem em
tubulação completamente preenchida, cuja seção
varia de A1 para A2.
Observando um determinado instante ao longo de
uma tubulação, a vazão volumétrica Qv e dada por:

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Equação da Bernoulli
Bernoulli desenvolveu uma equação que relaciona
as velocidades e pressões de escoamento de um
fluido liquido em uma tubulação.

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Principais métodos utilizados em
medidores de vazão

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Características básicas para seleção dos principais
medidores de fluxo encontrados no mercado

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Medidores de Vazão por Pressão Diferencial
A medição de vazão se da por meio de uma
obstrução a passagem do fluido. Logo, a obstrução
e responsável por gerar uma queda de pressão na
tubulação e com isso haverá o surgimento de uma
pressão antes e outra depois da obstrução.
Conforme mostrado em (12) a vazão volumétrica
pode ser obtida por meio da medição da pressão
diferencial (P1 - P2) , i.e., a diferença entre as
pressões antes e depois da obstrução.

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Placa de Orifício: é o mais simples e flexível dos
elementos primários de vazão. Consiste de um
disco chato, de pouca espessura, com um orifício
para passagem do fluido, que é colocado por meio
de flanges na tubulação.

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Tubo de Venturi:
Lei de Venturi: “Os fluidos sob pressão, na
passagem através de tubos convergentes;
ganham velocidade e perdem pressão, ocorrendo
o oposto em tubos divergentes”

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O tubo de Venturi combina dentro de uma unidade
simples uma curta “garganta” estreitada entre duas
seções cônicas e está usualmente instalada entre
duas flanges, numa tubulação e o propósito e
acelerar o fluido e temporariamente baixar sua
pressão estática.

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k

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Medidores de Vazão por Área Variável
Devido a sua simplicidade e versatilidade, o medidor
de vazão por área variável amplamente utilizado e o
Rotâmetro, que opera em quedas de pressão
relativamente constantes e mede fluxos de líquidos,
gases e vapores. Basicamente, um rotâmetro consiste
de duas partes:
•Um tubo de vidro de formato cônico, colocado
verticalmente na tubulação em que passará o
fluido que se quer medir.
•A extremidade maior do tubo cônico ficará
voltada para cima. O tubo pode ser calibrado
e graduado de forma apropriada.
•No interior do tubo cônico tem-se um
flutuador que se moverá verticalmente em
função da vazão medida.

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Medidores de Vazão por Área Variável
Rotâmetros:
Construção simples.
Alta confiabilidade.
Aplica-se a gases, líquidos
e vapores.
Incertezas da ordem de
0,4% a 4% do fluxo
Maximo.
Atraente relação custo-
benefício (investimento e
instalação baixos).

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Medidores de Vazão Eletromagnéticos
Princípio de funcionamento:
baseia-se na lei de Faraday, que
diz que a força eletromotriz
induzida no condutor móvel ao
longo do campo magnético e
proporcional a velocidade do
condutor.
Como a velocidade do fluido e
diretamente proporcional a sua
vazão, pode-se medir a vazão
através da medição da velocidade.
A condição necessária para a
aplicação do medidor magnético e
que o fluido seja condutor elétrico.

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Medidores de Vazão Ultrassônicos

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Medidores de Vazão Mecânicos

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Deslocamento positivo: são medidores que
possuem uma relação bem definida entre o volume do
fluido que passa pelo medidor e o acionamento de um
dispositivo de medição.
Para cada unidade de volume que atravessa o
medidor, o dispositivo de medição e acionado um
certo numero de vezes. Esse tipo de medidor
apresenta um fator que permite determinar a vazão
em volume.
Por exemplo, um medidor de engrenagens tem um fator de
20 cm3 para cada volta completa que um conjunto de
engrenagens da quando essa engrenagens são movidas pelo
fluido que atravessa o medidor. Se o medidor contabilizar 10
voltas em 1 minuto, a vazão do fluido será de 200 cm3/min.

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Exemplo: Engrenagens Ovais

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Exemplo:

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