Medidor de vazão de diesel mecânico

O que é um medidor de vazão mecânico para motores a diesel?

Um medidor de vazão mecânico para diesel mede o volume de combustível diesel que passa por ele utilizando peças móveis, como engrenagens ovais. Ele fornece uma medição física direta, sem componentes eletrônicos ou fonte de alimentação, sendo frequentemente utilizado devido à sua durabilidade e simplicidade em diversas aplicações de gerenciamento de combustível. O combustível pode ser gasolina, petróleo, diesel, querosene, GLP, biocombustíveis, entre outros. O medidor de vazão de engrenagem oval é um tipo típico de medidor de vazão mecânico para diesel .

Princípio do medidor mecânico de vazão de diesel

Um medidor de vazão mecânico para motores a diesel funciona como um medidor de deslocamento positivo. Ele mede o fluxo de combustível capturando e deslocando um volume fixo de combustível a cada ciclo de seus componentes móveis. À medida que os componentes internos se movem, eles deslocam um volume determinado de fluido, e a vazão total de combustível é determinada pela contagem do número de deslocamentos.

Cada ciclo do elemento móvel desloca um volume Se o componente móvel for concluído ciclos, o volume total de combustível A quantidade de água que passou pelo medidor de vazão é calculada por:

O movimento mecânico do componente é transmitido por meio de um mecanismo de engrenagem para um indicador, que então move o ponteiro em um mostrador. Este mostrador exibe o volume total de combustível que passou pelo medidor de vazão.

Vantagens e desvantagens do medidor de vazão de combustível mecânico

O medidor de vazão de engrenagem oval é um tipo de medidor de vazão de deslocamento positivo, amplamente utilizado em medidores mecânicos de vazão de combustível. Ele mede o fluxo de óleo combustível capturando repetidamente um volume fixo. Conhecido por seu fluxo unidirecional, é chamado de "medidor de vazão de deslocamento positivo" em diversas regiões.

Possui uma longa história e ampla aplicabilidade, com vantagens notáveis:

1. Alta precisão de medição: Atinge um erro relativo de ±0,1% a ±0,5%. A precisão do medidor de vazão de engrenagem oval permanece inalterada pelo tipo de óleo combustível, viscosidade, densidade, número de Reynolds ou comprimento dos trechos retos de tubulação a montante e a jusante.

2. Ampla faixa de medição: O medidor de vazão de engrenagem oval é capaz de atingir uma precisão de 0,5 em uma faixa de 10. Ele fornece medições cumulativas precisas de óleo combustível, tornando-o adequado para aplicações de medição de materiais.

3. Eficaz em baixos números de Reynolds: Mede combustíveis de alta viscosidade e baixa vazão com alta precisão, mesmo em condições de baixo número de Reynolds, podendo ser usado como medidor de vazão de combustível de alta viscosidade.

4. Trecho curto de tubo reto para instalação de medidor mecânico de fluxo de combustível: Funciona eficazmente no local com requisitos mínimos para trechos de tubo reto a montante e a jusante.

Desvantagens do medidor mecânico de fluxo de combustível

No entanto, existem diversas desvantagens associadas aos medidores de vazão de combustível do tipo deslocamento positivo que devem ser consideradas:

1. Tamanho e Complexidade: Para a mesma capacidade de vazão, os medidores de vazão por deslocamento positivo tendem a ser mais volumosos devido ao seu maior volume e ao maior número de componentes mecânicos. O processo de montagem é mais complexo, resultando em custos de fabricação mais elevados.

2. Sensibilidade a contaminantes: Esses medidores de vazão de combustível são geralmente sensíveis a partículas e contaminantes no combustível. A instalação de um filtro a montante pode aumentar a perda de pressão. Além disso, componentes como o rotor e a carcaça exigem limpeza periódica, o que aumenta o esforço de manutenção.

3. Suscetibilidade a variações na vazão: Mudanças frequentes na vazão podem danificar as partes rotativas. É crucial evitar a abertura ou o fechamento repentino de válvulas próximas ao medidor de vazão de diesel, pois tais ações podem danificar o instrumento se não forem gerenciadas adequadamente pelo operador.

Apesar dessas limitações, os medidores de vazão por deslocamento positivo continuam sendo um instrumento de medição de vazão de combustível amplamente utilizado e confiável devido à sua alta precisão e longa vida útil. Eles são comumente empregados em indústrias como medição e comercialização de petróleo, manufatura leve, processamento de alimentos e outros setores.

Especificações técnicas do medidor mecânico de vazão de combustível

• Os principais parâmetros técnicos dos medidores de vazão volumétrica incluem: diâmetro nominal, fluido mensurável, faixa de vazão, precisão, pressão nominal, faixa de temperatura de operação, etc.
• Tamanho dos medidores mecânicos de vazão de combustível: de DN10 a DN250.
• Precisão: opção de 0,5% (padrão) com 0,2%
• Faixa de temperatura do combustível: -20 ~ 120℃
• A viscosidade máxima do combustível é de 4000 cp.
• Material do medidor de vazão: opções em ferro fundido, aço fundido e aço inoxidável.
• Classificação de pressão: padrão de 232 psi, pressão máxima de combustível de 914 psi.
• O mostrador pode ter função de total cumulativo ou opção com função de total reinicializável, como mostra a imagem abaixo.

Análise de erros de um medidor mecânico de vazão de combustível

Para realizar uma análise precisa de erros em medidores mecânicos de vazão de combustível, é necessário considerar diversos fatores críticos. Supondo que a precisão de usinagem e os padrões de montagem sejam mantidos, as principais fontes de erro sistemático incluem vazamentos ou deslizamentos, que ocorrem devido à folga entre o elemento de medição (como um rotor, raspador ou pistão) e a cavidade interna da carcaça. Outro fator significativo é a variação no volume da câmara de medição, que pode ocorrer devido à deformação da carcaça causada pela pressão do fluido, tensão mecânica e flutuações de temperatura.

O vazamento é influenciado pela folga, viscosidade do fluido e diferencial de pressão entre a entrada e a saída do medidor de vazão (que está relacionado à resistência ao movimento do elemento de medição, ao mecanismo de transmissão e à resistência ao fluxo do fluido dentro da carcaça). Embora minimizar a folga possa reduzir o vazamento, isso também aumenta a complexidade de fabricação e o risco de travamento dos componentes móveis ou, no mínimo, de aumento da resistência. Portanto, a folga não pode ser minimizada indefinidamente. A resistência à rotação do rotor, que é superada pelo diferencial de pressão entre a entrada e a saída, juntamente com a perda de pressão causada pela viscosidade do fluido dentro da câmara de medição, contribui para o diferencial de pressão total que causa o vazamento de fluido pela folga. Fatores como o aumento da folga, a diminuição da viscosidade, o aumento do diferencial de pressão, o aumento da densidade e o aumento da resistência à rotação exacerbam o vazamento. Para medidores de vazão volumétricos de alta precisão, minimizar o vazamento é essencial, exigindo que o rotor gire livremente com torque de resistência mínimo, garantindo um pequeno diferencial de pressão, mantendo uma folga adequadamente pequena e selecionando um fluido com viscosidade moderada.

Se a viscosidade do fluido medido se desviar significativamente da viscosidade do fluido de calibração, a margem de erro do medidor de vazão aumentará. Para mitigar esse problema, a calibração do medidor de vazão com fluidos de viscosidades variadas — tanto menores quanto maiores que a do fluido real — permite correções por meio de um método de interpolação durante a operação.

Considerações sobre a seleção de medidores mecânicos de vazão de combustível

Ao selecionar medidores de vazão volumétrica, especialmente para aplicações como medição de produtos derivados de óleo combustível, comércio e contabilização de materiais, é preciso considerar cuidadosamente a necessidade de garantir desempenho e precisão ideais. As seguintes diretrizes devem ser observadas:

• 1. Requisitos de Alta Precisão: Para aplicações que exigem alta precisão, é crucial selecionar um medidor de vazão de combustível com a precisão adequada. Se o fluido contiver impurezas, um filtro deve ser instalado a montante do sensor de vazão. Além disso, é recomendável instalar um manômetro ou um manômetro diferencial na entrada e na saída do filtro. Essa configuração permite a limpeza oportuna do filtro quando um aumento significativo na pressão diferencial for detectado. A seleção adequada de equipamentos auxiliares, como filtros, eliminadores de ar e válvulas de retenção, é tão importante quanto a seleção correta do próprio medidor de vazão de combustível mecânico.
  
  
• 2. Sentido do Fluxo e Considerações sobre o Bypass: Os medidores de vazão de combustível mecânicos do tipo deslocamento positivo normalmente permitem o fluxo de fluido em apenas uma direção. Portanto, quando o fluxo reverso for necessário (por exemplo, durante a limpeza da linha), um tubo de bypass deve ser acionado para evitar danos ao medidor de vazão de combustível causados pelo fluxo reverso. Para facilitar a manutenção, como a limpeza do filtro ou do medidor de vazão sem interromper o fluxo de fluido ou a produção, recomenda-se a instalação de um tubo de bypass paralelo que possa ser aberto conforme necessário. Os acessórios correspondentes devem ser cuidadosamente selecionados e adquiridos.

• 3. Prevenção de Bloqueio e Comutação Automática: Impurezas no combustível podem obstruir o rotor do medidor de vazão volumétrico, potencialmente interrompendo o fluxo de fluido e causando interrupções no processo. Nesses casos, um sistema de comutação automática deve ser incorporado. A instalação de um alarme de pressão diferencial entre a entrada e a saída do medidor de vazão pode alertar os operadores quando o rotor estiver obstruído, acionando o duto de bypass para garantir o fluxo contínuo de óleo combustível. Os projetistas devem incorporar um sistema de comutação automática ao especificar o medidor de vazão.
  
  
• 4. Vazão e Integridade Mecânica: Dado que este tipo de medidor de vazão consiste em múltiplas partes móveis, operar em velocidades excessivamente altas pode causar danos mecânicos. Portanto, ao selecionar as especificações do medidor de vazão de óleo combustível, é importante não operar o sensor de vazão de combustível nos extremos superior ou inferior de sua faixa de vazão, pois isso pode comprometer a precisão. A faixa de operação recomendada é entre 20% e 80% do limite superior de vazão do medidor. Se for difícil equilibrar o diâmetro do medidor de vazão de combustível e a faixa de vazão, deve-se priorizar a manutenção da faixa de vazão de trabalho ideal, com ajustes feitos no diâmetro da seção de medição, se necessário (por exemplo, usando uma junta redutora).
  
  
• 5. Manuseio de Fluidos Especiais: Para fluidos especiais, como escoamentos bifásicos ou fluidos corrosivos, deve-se selecionar um medidor de vazão volumétrico específico. No entanto, é importante observar que as especificações disponíveis para esses medidores são frequentemente limitadas. Nos casos em que as opções padrão não forem suficientes, pode ser necessário consultar o fabricante para discutir soluções personalizadas.

Instalação, utilização e manutenção de medidores mecânicos de vazão de combustível.

Ao instalar e realizar a manutenção de medidores volumétricos de vazão de óleo combustível, especialmente em aplicações que envolvem medições precisas, como entregas comerciais ou padrão, a observância das seguintes diretrizes é essencial para garantir desempenho preciso e longa vida útil:

1. Seleção do Local de Instalação: O local de instalação deve estar em conformidade com as diretrizes operacionais do medidor de vazão de combustível, idealmente em ambiente interno. Caso seja necessária a instalação externa, deve-se utilizar uma caixa de proteção para mitigar os efeitos da exposição ambiental. Para locais com requisitos de segurança contra explosão, selecione um medidor de vazão que atenda às classificações de segurança necessárias.

2. Precauções de Instalação: Certifique-se de que a direção do fluxo indicada no medidor de vazão de combustível esteja alinhada com o fluxo real do fluido, como gasolina ou diesel. Se necessário, instale uma válvula de retenção para evitar o fluxo reverso, exceto nos casos em que um medidor de vazão bidirecional seja especificamente projetado para essa finalidade. Antes da instalação, a tubulação a montante deve ser completamente limpa, seguida da instalação de um filtro e do medidor de vazão. Em certos casos, um eliminador de ar pode ser necessário. A válvula usada para regular o fluxo de diesel deve ser posicionada a jusante do medidor de vazão para manter a tubulação totalmente preenchida durante a operação. Ao conectar o medidor de vazão à tubulação, evite aplicar tensão mecânica à carcaça do medidor que possa causar deformação. A tubulação deve ser firmemente apoiada para evitar movimentação e deve haver espaço suficiente ao redor do medidor de vazão para acesso de manutenção.

3. Testes de pré-instalação: Para medidores de vazão de combustível utilizados em aplicações comerciais ou de medição de precisão, o desempenho metrológico deve ser verificado antes da instalação. O medidor de vazão de diesel só deve ser instalado após a confirmação de sua precisão e a garantia de operação dentro da faixa de vazão ideal, conforme indicado no certificado de calibração.

4. Comissionamento: Ao colocar o medidor de vazão de combustível do tipo PD em operação, abra e feche as válvulas gradualmente para evitar flutuações repentinas de pressão que possam danificar o instrumento de medição. Durante o uso inicial, verifique se a vazão real de combustível está dentro da faixa especificada para o medidor de vazão e ajuste as especificações do dispositivo, se necessário.

5. Compensação para Condições Padrão: Os medidores de vazão volumétrica medem a vazão de combustível em condições reais de operação (pressão e temperatura). No entanto, as medições geralmente precisam ser relatadas como vazão volumétrica ou mássica em condições padrão. Isso requer a medição simultânea de temperatura e pressão, com os sinais sendo enviados para um instrumento de exibição com compensação para calcular e exibir os valores de vazão corrigidos em condições padrão (tipicamente 20 °C e 1 atmosfera padrão). Os usuários devem ser particularmente cautelosos ao interpretar as leituras do medidor de vazão para gases, pois a precisão fica comprometida sem a compensação de temperatura e pressão.

6. Manutenção: Devido à presença de inúmeras peças móveis, a lubrificação regular dos rolamentos e pontos de engrenamento é essencial para manter a flexibilidade, a precisão e a vida útil do mecanismo de transmissão. Com o tempo, os filtros e eliminadores de ar devem ser limpos de detritos e sedimentos para manter sua eficácia.

7. Calibração e Monitoramento: Para manter a precisão das medições e detectar possíveis problemas precocemente, o medidor de vazão deve ser calibrado regularmente, de acordo com os requisitos da autoridade de medição ou o período de validade do certificado de calibração. Se possível, limpe o interior do medidor de vazão periodicamente para garantir que ele permaneça em ótimas condições de funcionamento.

8. Monitoramento do Rotor: Os componentes do rotor dos medidores de vazão volumétrica estão em contato direto com o fluido e giram em alta velocidade, tornando-os suscetíveis a bloqueios, contaminação, travamentos e desgaste. Para monitorar essas condições, um manômetro diferencial deve ser instalado na entrada e na saída do medidor de vazão. Utilize a leitura da pressão diferencial na vazão máxima durante a operação normal como referência para o monitoramento. Se a pressão diferencial se tornar excessiva na vazão máxima, o medidor de vazão de combustível pode necessitar de inspeção.

9. Suporte do fabricante do medidor de vazão de combustível: Dada a diversidade de modelos de medidores de vazão volumétrica e possíveis modos de falha, é crucial revisar cuidadosamente o manual do usuário. Em caso de falha não identificada, entre em contato com o fabricante do medidor de vazão de combustível para obter assistência com reparos e calibração.

10. Prevenção de Disputas de Medição: Em aplicações de medição comercial, para prevenir disputas, o departamento de metrologia deve proteger o mecanismo de ajuste de erro do medidor de vazão com um lacre ou trava. O período de verificação deve ser claramente definido e o medidor deve ser calibrado regularmente em relação a um padrão de maior precisão, possivelmente em uma estação de medição certificada.