Medidores de vazão de engrenagem oval versus medidores de vazão Coriolis

Medidor de vazão de engrenagem oval versus medidor de vazão Coriolis: como escolher a tecnologia certa

O que diferencia essas duas tecnologias?

Os medidores de vazão de engrenagem oval são instrumentos de deslocamento positivo. Um par de engrenagens ovais gira dentro de uma câmara de medição, e cada rotação empurra um volume fixo de líquido através dela. Contando as rotações, obtém-se uma leitura direta do volume, sem inferência eletrônica, apenas a mecânica realizando a contagem. Os medidores de vazão mássica Coriolis funcionam com um princípio completamente diferente. Um tubo, ou um par de tubos, vibra em sua frequência natural. Quando o fluido se move através de um tubo vibratório, o efeito Coriolis torce o tubo ligeiramente, e essa torção é proporcional à vazão mássica, não ao volume. Nenhuma parte móvel toca o caminho do fluido como ocorre com uma engrenagem. A desvantagem é um conjunto de sensor e transmissor mais complexo e mais caro.

Como funciona um medidor de vazão de engrenagem oval

Na câmara de medição, um par de rodas ovais e uma placa de cobertura formam uma cavidade em forma de crescente que funciona como unidade de medição. A diferença de pressão através do medidor faz as rodas girarem, e cada rotação completa desloca quatro vezes o volume dessa cavidade. Um registrador mecânico ou digital converte as rotações das rodas em vazão instantânea e totalizada.

Como a leitura é feita a partir do volume deslocado real, os medidores de engrenagem oval não precisam de um longo trecho reto de tubulação antes ou depois da instalação, ao contrário dos medidores de vórtice ou eletromagnéticos. Essa é uma grande vantagem em adaptações e layouts compactos.

Como funciona um medidor de vazão Coriolis

Um medidor de Coriolis aciona a oscilação de um ou dois tubos por meio de um atuador eletromagnético. À medida que o fluido flui pelo tubo vibratório, sua massa gera uma pequena defasagem entre as seções de entrada e saída do tubo, e essa defasagem é diretamente proporcional à vazão mássica. Sensores em cada extremidade captam a diferença de tempo e o transmissor a converte em uma leitura de vazão mássica em kg/h ou lb/h.

O mesmo tubo vibratório também fornece a densidade do fluido, já que a frequência de ressonância do tubo varia com a densidade do que estiver dentro dele. Essa leitura de densidade é confiável para líquidos. Não é confiável para gases, portanto, se a ficha técnica de um medidor Coriolis anuncia uma leitura de densidade, considere-a como uma função exclusiva para líquidos e não confie nela para medir a densidade de gases.

Precisão e repetibilidade

O medidor de engrenagem oval da série LC é enviado com uma precisão de 0,5% ou 0,2% da leitura, dependendo do modelo e da faixa de viscosidade, o que é mais do que suficiente para o controle de processos e a maioria das transferências de custódia de fluidos viscosos.

Os medidores Coriolis, como tecnologia, geralmente apresentam melhores resultados em teoria, com muitos modelos no mercado, incluindo o SH-CMF, especificados na faixa de 0,1 a 0,15% da leitura em serviço com líquidos. Envie-nos as informações sobre o fluido e a faixa de vazão e confirmaremos a classe de precisão exata para a sua configuração específica do SH-CMF antes que você compre com base apenas em um número.

Viscosidade e tipo de fluido

É aqui que as duas tecnologias realmente divergem. Os medidores de engrenagem oval funcionam melhor com fluidos de viscosidade média a alta; a série LC é classificada para até 2000 mPa·s e, na verdade, tornam-se mais precisos à medida que a viscosidade aumenta, já que menos fluido escapa pelas engrenagens sem ser contabilizado. Óleo combustível pesado, resinas, adesivos e xaropes são exemplos clássicos de fluidos que requerem medidores de engrenagem oval.

Os medidores Coriolis também abrangem uma ampla faixa de viscosidade, mas as leis da física atuam contra eles nos extremos. Fluidos de viscosidade muito alta, movendo-se através de um tubo estreito e vibratório, acumulam uma queda de pressão rapidamente, e vazões muito baixas em um tubo grande podem ficar abaixo do limite de detecção do sensor. O sensor Coriolis tende a ser mais adequado para líquidos de viscosidade baixa a média, fluxos multifásicos ou aerados e aplicações onde se necessita de vazão mássica e densidade em um único sensor.

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Queda de pressão e instalação

Os medidores de engrenagem oval apresentam uma perda de pressão genuinamente baixa para um medidor mecânico, e a orientação de instalação é flexível, uma vez que o princípio de medição não depende do perfil de fluxo.

Série SH-CM: Fluxo Coriolis – Precisão – Relação de perda de pressão

Os medidores Coriolis podem surpreender quanto à queda de pressão. A geometria do tubo, especialmente em tubulações de menor diâmetro ou para fluidos de alta viscosidade, às vezes produz uma queda de pressão que excede a altura manométrica disponível na linha, particularmente em sistemas alimentados por gravidade ou de baixa pressão. Preferimos alertar sobre isso durante o dimensionamento do que deixar o cliente descobrir após a instalação. Sempre verifique a curva de queda de pressão em relação à sua pressão diferencial disponível antes de finalizar um pedido de medidor Coriolis para uma linha com fluido viscoso ou de baixa pressão.

Peças móveis, desgaste e limpeza de fluidos

Os medidores de engrenagem oval possuem partes móveis, portanto, necessitam de fluido razoavelmente limpo. Partículas abrasivas ou areia aceleram o desgaste das engrenagens e rolamentos, o que se manifesta como uma perda de precisão ao longo do tempo. Um filtro a montante é uma medida preventiva barata.

Os medidores Coriolis não possuem partes móveis no fluxo, por isso toleram muito melhor fluidos sujos, com partículas em suspensão ou ligeiramente abrasivos. Essa é uma das razões pelas quais as fábricas que operam com lamas ou fluxos de processo não filtrados frequentemente optam pelos medidores Coriolis, apesar do custo inicial mais elevado.

Vazão mássica versus vazão volumétrica

Um medidor de engrenagem oval mede o volume. Se você precisar da massa, terá que aplicar um valor de densidade, obtido de uma amostra de laboratório ou de um medidor de densidade em linha, para fazer a conversão. Isso funciona bem para fluidos com densidade estável, mas é menos adequado para fluidos que variam de acordo com o lote ou a temperatura.

Um medidor Coriolis lê a massa diretamente, sem a necessidade de um circuito de compensação de densidade ou temperatura separado para o próprio valor da massa. Essa é a principal razão pela qual a transferência de custódia e a medição fiscal de líquidos frequentemente especificam o medidor Coriolis em vez do medidor de engrenagem oval, quando o orçamento permite.

Custo e manutenção

Os medidores de engrenagem oval têm um custo inicial menor, geralmente uma fração do preço de um medidor Coriolis comparável, e essa diferença aumenta em tubulações de maior diâmetro. Essa desvantagem se torna evidente ao longo da vida útil do medidor, com verificações periódicas de precisão e eventual substituição da engrenagem ou dos rolamentos em linhas de alta frequência de operação.

Os medidores Coriolis têm um custo de aquisição mais elevado, frequentemente duas a quatro vezes superior ao custo unitário de um medidor de engrenagem oval equivalente em ferro fundido ou aço fundido, mas, sem peças móveis no percurso do fluxo, a manutenção a longo prazo tende a ser mais simples. Para uma fábrica que considera o custo total de propriedade ao longo de cinco ou dez anos, essa matemática pode favorecer o Coriolis, mesmo que o preço de tabela seja mais alto.

Engrenagem oval vs. Coriolis: comparação lado a lado

Notas de aplicação regional

Medidor de vazão de engrenagem oval para medição de diesel

No Sudeste Asiático, as fábricas de óleo de palma e de produtos químicos especiais dependem de medidores de engrenagem oval para a transferência de produtos viscosos, enquanto as linhas de produção de alimentos e bebidas solicitam cada vez mais medidores Coriolis para ingredientes de alto valor agregado, onde a precisão da massa é importante para o cálculo de custos.

As operações de mistura de combustíveis e envase de lubrificantes no Oriente Médio utilizam ambas as tecnologias em conjunto: engrenagem oval na transferência de diesel e Coriolis na injeção de aditivos, onde a precisão da dosagem tem um impacto direto nos custos.

Medidor de vazão Coriolis para medição de vazão mássica de lama de mineração

Na América do Sul e na África, a dosagem de reagentes para mineração e o manuseio de asfalto ou betume são aplicações comuns de engrenagens ovais, e o efeito Coriolis aparece com mais frequência na medição de lamas de mineração.

Na Austrália e na Nova Zelândia, as fábricas de laticínios e de processamento de alimentos são uma fonte constante de consultas da Coriolis, principalmente para produção em larga escala e precisão de receitas.

Um caso típico de seleção

Este é um padrão que observamos com frequência, não um registro específico de um cliente. Um sistema de mistura de biodiesel precisa medir tanto o combustível base quanto um fluxo de aditivos. O combustível base apresenta viscosidade média, valor moderado e alto volume, portanto, um medidor de engrenagem oval nessa linha reduz o custo inicial e permite uma boa correspondência com o fluido.

O fluxo de aditivos é uma história diferente. Ele opera com uma vazão muito menor, tem um custo real por litro e a proporção da mistura precisa ser rigorosa para que o combustível final atenda às especificações. É nesse tipo de processo que a precisão extra e a leitura direta da massa proporcionadas por um medidor Coriolis compensam o custo mais elevado rapidamente, já que mesmo pequenos erros de dosagem se acumulam, resultando em lotes rejeitados ou desperdício de aditivos.