Medidor de fluxo de ar Vortex

Como um medidor de vórtice mede o fluxo de ar comprimido

O princípio de funcionamento é o da rua de vórtices de Karman. Um corpo rombudo é posicionado transversalmente ao tubo. O ar que flui através dele gera vórtices alternadamente em cada lado, e a frequência de geração desses vórtices é diretamente proporcional à velocidade do fluxo. Um sensor piezoelétrico ou capacitivo capta os pulsos de pressão de cada vórtice e os converte em um trem de pulsos digitais.

Princípio do medidor de vazão por vórtice

Não há rotor, engrenagem ou rolamento no percurso do fluxo. Essa é a principal razão pela qual as fábricas optam por rotores de vórtice em vez de turbinas ou rotâmetros mecânicos para ar comprimido. Metros de turbina Os medidores perdem precisão com o desgaste dos rolamentos, e esse desgaste é gradual, de modo que um operador pode trabalhar por meses com um medidor que está silenciosamente diminuindo a leitura. Um sensor de vórtice ou funciona ou não funciona, o que torna a detecção de falhas muito mais rápida.

Como o sinal é uma frequência, e não uma amplitude, os medidores de vórtice também são bastante imunes à deriva de tensão e ao comprimento do cabo. Isso é importante em instalações de casas de compressores, onde o transmissor geralmente fica a 30 a 80 metros da sala de controle.

Por que a compensação de temperatura e pressão é importante

Medidor de fluxo de ar tipo vórtice com compensação de temperatura e pressão

O ar é compressível. Um metro cúbico de ar a 7 bar e 40 °C contém uma massa de ar muito diferente de um metro cúbico a 3 bar e 15 °C, mesmo que a leitura volumétrica no corpo do medidor pareça a mesma. Um medidor de vórtice não compensado indica a vazão volumétrica real nas condições da linha, o que não é útil para faturamento, auditorias energéticas ou detecção de vazamentos, pois ele se move a cada ciclo do compressor.

O STLU-G integra um sensor de temperatura Pt100 e um sensor de pressão no corpo do medidor. A eletrônica integrada aplica a correção de compressibilidade em tempo real e exibe a vazão padrão em Nm³/h ou SCFM, juntamente com a pressão operacional bruta (bar ou psi) e a temperatura (°C ou °F) no visor local. Instalamos este sistema em uma estação de compressão na Tailândia no ano passado, onde a planta possuía três compressores com pontos de ajuste de pressão escalonados, e a leitura compensada era a única maneira de obter um valor de vazão que fizesse sentido para o gestor de energia.

Uma limitação que vale a pena mencionar claramente: a compensação corrige as variações de pressão e temperatura dentro da faixa nominal do sensor, mas não corrige um medidor mal dimensionado. Se a tubulação operar principalmente abaixo da velocidade mínima detectável, nenhuma compensação resolverá o problema. O dimensionamento deve ser a prioridade.

Opções de saída e comunicação

O STLU-G é fornecido com uma saída analógica de 4 a 20 mA, além de uma saída de pulso como padrão, permitindo sua integração com a fiação existente de PLCs ou DCS sem necessidade de conversão de protocolo. A conectividade HART está disponível no mesmo circuito de 4 a 20 mA para plantas que já utilizam um dispositivo portátil HART para calibração e diagnóstico.

Para integração digital, oferecemos suporte ao Modbus RS485 RTU. Não oferecemos Modbus TCP/IP nesta linha de produtos; portanto, se a especificação de um projeto exigir Modbus baseado em Ethernet, será necessário um gateway separado do lado do cliente.

Especificações STLU-G para serviços de ar comprimido

Onde as plantas realmente usam este medidor

O ar comprimido é um dos recursos mais caros por unidade de energia fornecida em uma planta típica, portanto, sua medição geralmente se paga por meio da detecção de vazamentos e da alocação de custos departamentais, em vez de por meio de uma única falha grave.

Monitoramento da estação de compressores

Instalado logo após o tanque receptor, o medidor de vazão de ar comprimido Monitora a demanda total de ar da planta em relação à produção do compressor. Uma fábrica de roupas no Vietnã com a qual trabalhamos usou essa ferramenta para detectar uma válvula de retenção do tanque receptor que estava funcionando incorretamente e desperdiçando cerca de 8% do ar gerado durante a noite, algo que a fábrica só percebeu quando a linha de tendência mostrou um fluxo constante sem produção em andamento.

Medição de submedição departamental

Em instalações maiores, a distribuição de ar é dividida por departamento (linha de pintura, embalagem, ferramentaria) e um medidor de vórtice DN50 ou DN80 é instalado em cada ramal. Essa prática é comum em fábricas de montagem eletrônica na Malásia e na Indonésia, onde a gerência prefere cobrar dos centros de custo internos com base no consumo real de ar, em vez da área do piso.

Auditorias de vazamento e linhas de ferramentas pneumáticas

Uma unidade portátil ou instalada permanentemente em uma linha de ferramentas com diâmetros de DN25 a DN40 mede o consumo básico durante uma parada. Se a linha ainda apresentar fluxo com todas as ferramentas desconectadas, esse valor de fluxo indica a taxa de vazamento, fornecendo à equipe de manutenção um valor monetário para justificar o reparo, em vez de uma vaga reclamação sobre as horas de funcionamento do compressor.

Ar comprimido em instalações de processo

As instalações petroquímicas e de dessalinização no Oriente Médio costumam especificar medidores de vórtice nos coletores de ar comprimido, pois a versão com classificação ATEX atende à classificação de área perigosa e a ausência de peças móveis permite longos intervalos de manutenção entre as paradas programadas.

Quando um medidor de vórtice não é a solução ideal

Os medidores de vórtice precisam de uma velocidade mínima real para gerar um vórtice estável, tipicamente de 2 a 3 m/s, dependendo da densidade do gás e do diâmetro da tubulação. Abaixo desse valor, o sinal fica ruidoso e a leitura se torna não confiável. Em linhas com ampla faixa de vazão, geralmente operando perto de zero com picos ocasionais, um medidor de massa térmica, como o nosso SRK-100 ou SRK-DL, lê vazões mais baixas com maior confiabilidade, pois não depende de um limiar de geração de vórtice.

O fluxo pulsante é o outro fator limitante. Compressores alternativos sem volume de reservatório adequado podem gerar pulsação suficiente na linha para acionar falsamente o sensor de vórtice. Normalmente, recomendamos dimensionar o tanque de reservatório corretamente ou adicionar um amortecedor de pulsação em vez de tentar filtrá-la eletronicamente, pois a filtragem eletrônica em pulsações rápidas tende a filtrar também as variações reais de fluxo que você deseja observar.

Exemplo de caso: Modernização de estação de compressão no Sudeste Asiático

Medidor de fluxo de ar tipo vórtice para compressor

Uma fábrica de moldagem por injeção de plástico no Vietnã operava três compressores alternativos em um coletor principal, sem qualquer controle de consumo além dos contadores de horas de funcionamento dos compressores. Os custos de energia vinham aumentando há dois anos consecutivos, sem uma explicação clara. Fornecemos um compressor DN100 STLU-G com compensação de pressão e temperatura no coletor principal, além de duas unidades DN50 nos dois maiores ramais do galpão de moldagem.

No primeiro mês, os dados mostraram que um dos pavilhões de moldagem consumia 35% mais ar por turno do que o outro, apesar de operar máquinas com tonelagem semelhante. Isso levou a manutenção a identificar uma conexão rápida rachada atrás de uma máquina que ninguém havia verificado porque não emitia nenhum ruído audível. A própria fábrica estimou que a economia anual resultante desse único reparo seria muito superior ao custo dos três medidores.

Perguntas frequentes (FAQ)

Qual a precisão que posso esperar de um medidor de vazão tipo vórtice para ar comprimido?

Um medidor de vórtice dimensionado e instalado corretamente geralmente apresenta uma precisão de ±1% na leitura em serviços de gás, com repetibilidade de ±0,2%. A precisão diminui se a velocidade do fluxo estiver próxima do limite mínimo de detecção, portanto, dimensionar o medidor de acordo com a faixa de fluxo real é mais importante do que os números da ficha técnica.

Um único medidor pode fornecer informações como vazão, pressão e temperatura?

Sim. O STLU-G integra sensores de temperatura e pressão com o sensor de vórtice, de modo que o transmissor emite a vazão padrão compensada juntamente com a pressão e a temperatura em tempo real no mesmo visor e no mesmo circuito de 4-20 mA/HART ou Modbus RS485.

Qual é a velocidade mínima de fluxo para que um medidor de vórtice funcione?

Aproximadamente de 2 a 3 m/s para a maioria das aplicações de ar comprimido, embora o valor exato dependa da densidade do gás, do diâmetro da tubulação e do projeto do corpo rombudo. Abaixo desse limite, utilize uma tubulação de diâmetro imediatamente inferior ou considere o uso de um medidor de massa térmica.

Preciso de trechos retos de tubulação antes e depois do medidor?

Sim. Planeje 20D de tubulação reta a montante e 5D a jusante como ponto de partida. Cotovelos, tês, válvulas ou redutores próximos ao medidor distorcem o perfil de fluxo e aparecerão como erro de medição, não como falha do medidor.

Medidor de vazão mássica tipo vórtice ou térmico, qual devo escolher para ar comprimido?

O Vortex é adequado para fluxos médios a altos com velocidade razoavelmente estável e oferece controle de pressão e temperatura em um único dispositivo. A massa térmica, como a do nosso SRK-100 ou SRK-DL, é ideal para lidar com... baixo fluxo de ar e uma ampla faixa de redução de vazão é melhor porque não requer uma velocidade mínima de desprendimento. Em uma linha com uma faixa de vazão estreita, o sistema de vórtice geralmente é a opção mais econômica; em uma linha que varia de quase zero até a demanda máxima, a massa térmica lê a extremidade inferior com mais confiabilidade.

Solicite um orçamento

Envie as seguintes informações para sales@silverinstruments.com e retornaremos com uma recomendação de modelo e preço em até um dia útil:

Dimensões do tubo (DN ou polegadas) e tabela de espessura de tubo

Pressão de operação (bar ou psi) e temperatura (°C ou °F)

Faixa de vazão, mínima e máxima, em Nm³/h ou SCFM.

Saída necessária: 4-20 mA, HART, pulso ou Modbus RS485 RTU

Classificação da área, caso a instalação esteja em uma zona perigosa.

Consulte nossa linha de medidores de vazão tipo vórtice para aplicações com vapor e líquidos, caso o ar comprimido seja apenas parte do que você precisa medir no local.