Principais insights para selecionar medidores de vazão de gás industrial confiáveis

Por que a medição do fluxo de gás é importante na economia atual

A medição da vazão de gás é uma parte importante de quase todos os setores da economia moderna. A medição precisa de gases é muito importante por diversos motivos, incluindo a redução de custos na distribuição de gás natural, a garantia de que os produtos químicos sejam seguros para manuseio e a alta qualidade dos produtos fabricados. No entanto, gases são diferentes de líquidos, pois seu volume varia muito com as variações de temperatura e pressão. Isso significa que escolher o medidor de vazão de gás certo é uma escolha muito importante que terá um grande impacto na segurança, eficiência e lucros.

O primeiro passo para melhorar o desempenho de qualquer processo industrial que utilize gás é aprender sobre medidores de vazão de gás e por que eles são importantes . Este guia completo será sua fonte de referência para tudo o que você precisa saber sobre medição de gás. Ele abordará os princípios básicos, as diferentes tecnologias disponíveis, como resolver problemas específicos de aplicação e como escolher o melhor instrumento de vazão de gás para suas necessidades.

Por que é importante medir o fluxo de gás com precisão?

Muitas tarefas industriais dependem de dados precisos de vazão de gás. As principais vantagens da medição precisa de vazão são:

• Controle de Custos e Gestão de Energia: O gás é um serviço caro para sistemas de ar comprimido ou gás natural. Medições precisas ajudam a encontrar vazamentos, alocar custos corretamente e otimizar o uso da energia para reduzir o desperdício.
• Eficiência do processo e qualidade do produto: muitos processos, como controle de combustão, mistura de gases ou reações químicas, dependem da vazão precisa de gases específicos para garantir desempenho ideal e qualidade consistente do produto final.
• Segurança: Monitorar o fluxo de gases inflamáveis ou tóxicos é importante para evitar situações perigosas. Isso inclui monitoramento de gases, balanceamento de depuradores e balanceamento de nitrogênio em diversos ambientes industriais .
• Conformidade ambiental: As leis sobre emissões de gases de efeito estufa determinam que os gases de combustão e outros gases de exaustão devem ser medidos e relatados corretamente.

O princípio fundamental: fluxo real vs. fluxo padrão (volumétrico vs. massa)

O conceito mais crítico sobre o que é um medidor de vazão de gás e seus tipos é entender a diferença entre medir volume e medir massa. Este é um dos quatro fatores a serem considerados na escolha de um medidor de vazão de gás .

Fluxo real (volumétrico)

Medidores de vazão volumétricos medem a quantidade de gás que passa pelo medidor na temperatura e pressão em que ele está operando (por exemplo, em ACFM ou m³/h). O problema é que essa leitura não pode ser comparada. Um metro cúbico de gás a 1 bar de pressão tem muito menos moléculas (menos massa) do que um metro cúbico de gás a 10 bar.

Fluxo padrão (como Nm3/h, SCFM, SCCM)

Por esse motivo, o fluxo de gás é quase sempre alterado para uma temperatura e pressão padrão (STP ou NTP). Essa vazão volumétrica padronizada (em SCFM, SCCM ou Nm³/h, por exemplo) indica a quantidade de gás fluindo em termos de massa. Medidores de massa térmica, medidores de vazão de turbina com compensação de temperatura e pressão ou medidores de vazão de vórtice com compensação de temperatura e pressão podem ter a função de medir a vazão padrão. Suas leituras não são afetadas por alterações nas condições do processo. Medidores volumétricos também podem fornecer uma leitura de vazão mássica, mas precisam de sensores adicionais para pressão e temperatura, bem como de um computador de vazão para fazer os cálculos.

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Para mais informações sobre conversões de unidades de fluxo como m³/h, Nm³/h e Sm³/h, leia nosso Guia definitivo para unidades de vazão de gás

Um guia completo para tecnologias de medidores de vazão de gás

Escolher a tecnologia certa é fundamental. Existem muitos tipos de medidores de vazão de gás e técnicas de medição de vazão de gás , cada um com suas próprias vantagens e desvantagens .

1. Medidores de vazão para massa térmica

O padrão da indústria para medir o fluxo de massa direto de diferentes tipos de gases são os medidores de fluxo de massa térmica.

• O medidor funciona utilizando dois sensores de temperatura. Um deles é mantido a uma diferença de temperatura constante em relação ao outro. O fluxo de gás resfria o ambiente, e a quantidade de energia necessária para manter essa diferença de temperatura está diretamente relacionada à vazão mássica do gás.
• Vantagens: Mede o fluxo de massa diretamente sem precisar de compensação P&T, alta precisão em baixas taxas de fluxo e baixa queda de pressão, uma consideração importante explorada na comparação da perda de pressão do medidor de fluxo de massa térmico e da turbina a gás .
• Desvantagens: Mais adequado para gases limpos e secos, pois umidade ou sujeira podem afetar o sensor de fluxo de gás.
• Ideal para: Esta tecnologia é ideal para uma ampla gama de aplicações de medidores de vazão mássica térmica, incluindo submedição de gás natural , ar de dutos , monitoramento de ar comprimido, metano e medição de gases específicos como CO₂ , nitrogênio, argônio e biogás . Eles também podem ser configurados como um controlador de vazão mássica térmica .

2. Medidores de vazão mássica Corioli para gás

• Princípio: Ele mede o fluxo de massa diretamente, detectando a força de torção do fluido (efeito Coriolis) à medida que ele se move através de tubos vibratórios.
• Prós: Mais preciso, mede o fluxo de massa diretamente, não é afetado pela composição do gás, muito adequado para medição de gás de alta pressão.
• Desvantagens: Eles custam mais no início e podem ter uma queda de pressão maior do que os medidores térmicos, além de não serem bons para medição de gases de baixa pressão ou baixa densidade.
• Ideal para: Um medidor de vazão de gás Coriolis é perfeito para transferência de custódia de gases como gás natural e GNC , e para medir com segurança gases tóxicos e desafiadores, como cloro . Também é uma escolha líder em aplicações de medição de vazão de nitrogênio e hélio .

3. Medidores de vazão Vortex para gás

Os medidores de vazão Vortex são extremamente robustos e versáteis, o que os torna uma escolha popular para medições gerais de gás e vapor.

• Princípio: Um corpo irregular no caminho do fluxo cria vórtices (redemoinhos) a uma taxa que está diretamente relacionada à velocidade do gás.
• Prós: Não possui partes móveis, é muito durável, suporta bem altas temperaturas e pressões e pode medir uma ampla gama de gases. Um medidor de vazão de gás tipo vórtice é um dos favoritos das plantas devido às suas inúmeras vantagens .
• Desvantagens: necessita de uma velocidade de fluxo mínima para funcionar e de tubos longos e retos, não sendo adequado para medição de gás de baixo fluxo.
• Melhor para: Usos utilitários como medidores de vazão de ar de vórtice ou medição de vapor e outros gases de processo onde a precisão não é o mais importante.

4. Medidores de vazão de turbina a gás

Medidores de vazão de turbina são a escolha tradicional para transferência de gás natural com alta precisão. Para uma visão geral, é útil saber algo sobre medidores de vazão de turbina a gás .

• Princípio: O fluxo de gás gira um rotor multipás (turbina). A velocidade de rotação é proporcional à velocidade do gás.
• Vantagens: Alta precisão e repetibilidade, tecnologia bem compreendida, muitas vezes exigida por padrões contratuais para faturamento de gás.
• Desvantagens: As peças móveis exigem manutenção, podem ser danificadas por gás sujo ou úmido e o desempenho é afetado por mudanças de pressão/temperatura se não forem compensadas.
• Ideal para: Transferência de custódia de gás natural limpo e seco. Para modelos específicos, consulte nosso medidor de vazão de turbina a gás série SGW-D com correção de temperatura e pressão .

5. Medidores de vazão para pressão diferencial (DP)

Os medidores de DP são um método testado e comprovado que funciona bem em condições muito adversas.

• Princípio: Um bloqueio, como uma placa de orifício ou um Annubar, causa uma queda de pressão. Um transmissor mede essa queda e a compara com a vazão.
• Prós: Ele pode suportar temperaturas e pressões muito altas, funciona com qualquer gás e é bom para canos muito grandes.
• Contras: Menos preciso, taxa de redução limitada e causa uma queda permanente de pressão na linha.
• Melhor para: Medição de fluxos de gás sujos ou de difícil acesso, como biogás úmido ou gás de combustão bruto, geralmente em grandes dutos.

6. Rotâmetro de Tubos Metálicos para Gás (Área Variável)

Se você precisa apenas de uma indicação simples e local da vazão de gás e não precisa de um sinal eletrônico (como 4-20 mA ), um rotâmetro é uma boa escolha. No entanto, a silverinstruments.com também desenvolve rotâmetros com transmissores.

A ideia é que o gás que sobe através de um tubo cônico eleva um flutuador. A altura do flutuador é igual à vazão.

• Prós: É fácil de usar, não precisa de energia externa e é feito todo de metal, por isso é forte.
• Desvantagens: menos preciso e mostra apenas informações de vazão local (a menos que um transmissor seja adicionado), precisa de valores fixos de temperatura e pressão do gás para produzir.
• Melhor para: aplicações de purga de gás, monitoramento de equipamentos de deslizamento localmente e exibição de fluxo geral de gás com um rotâmetro de fluxo de gás.

7. Medidores de vazão de gás ultrassônicos

Medidores de vazão de gás ultrassônicos são uma maneira de alta tecnologia de medir coisas, especialmente em grandes tubulações.

• Como funciona: mede quanto tempo leva para um pulso ultrassônico se mover a favor e contra o fluxo de gás. Você pode descobrir a velocidade do gás observando a diferença de tempo.
• Prós: Sem bloqueios ou queda de pressão, pode ser muito preciso e funciona melhor com canos grandes.
• Contras: É caro e é sensível à sujeira e umidade do gás.
• Melhor para: Transferência de custódia de gasodutos de gás natural de grande diâmetro.

Encontrando Soluções para Problemas Específicos na Medição de Gás

Medição de fluxo de gás corrosivo

Para medir gases corrosivos como cloro úmido, sulfeto de hidrogênio (H₂S) ou ozônio , é necessário escolher os materiais certos com muito cuidado. Um medidor de vazão mássica térmica com sensor de aço inoxidável 316L ou Hastelloy é uma escolha comum. Alternativamente, os medidores de vazão Coriolis estão disponíveis em materiais úmidos, como aço inoxidável 316L, tântalo, titânio e Hastelloy, tornando-os adequados para medir gases corrosivos. No entanto, seu custo é relativamente alto.

Alta e Baixa Pressão

As aplicações padrão geralmente envolvem baixas pressões, mas alguns processos, como a distribuição de Gás Natural Comprimido (GNC) ou o transporte de hidrogênio, envolvem pressões muito altas. Nesses casos, a construção mecânica e a classificação de pressão do medidor são cruciais. Para medições de vazão de gás em alta pressão, frequentemente escolhemos medidores de vazão Coriolis, medidores de vazão Vortex ou rotâmetros de tubo metálico.

Grandes dutos e baixas taxas de fluxo de gás

Para medir a vazão de gás em grandes tubulações ou dutos , um medidor de vazão de gás de inserção costuma ser a solução mais prática e econômica. Por outro lado, para um medidor de vazão de gás de laboratório usado em P&D, é necessário um medidor de vazão de gás de baixa vazão especializado para medir quantidades mínimas com precisão, como com unidades de vazão de ml/min .

Instalação: Compacto vs. Remoto

A maioria das tecnologias está disponível como uma unidade compacta e multifuncional. No entanto, para aplicações de alta temperatura ou locais de difícil acesso, um medidor de gás de leitura remota com sensor e transmissor separados é a configuração ideal.

Aplicações de medidores de vazão de gás em diversos setores

Quase qualquer empresa pode resolver problemas com o medidor eletrônico de vazão de gás certo.

Gás Natural e Gases Combustíveis

Esta é a aplicação mais abrangente, desde a cabeça do poço até o usuário final. Tipos específicos de medidores de vazão de gás natural, como medidores de turbina e medidores Coriois, são utilizados para transferência de custódia, enquanto medidores de massa térmica são ideais para submedição. Os medidores Coriolis são a melhor escolha para medir gás GNC e GLP . Fornecemos medidores de gás natural de vários tamanhos, de 2 polegadas , de turbina a gás de 6 polegadas, de turbina a gás de 8 polegadas , de 12 polegadas e assim por diante.

Gases para Indústria e Fins Especiais

Os processos de fabricação dependem da medição precisa de gases industriais como nitrogênio, argônio e dióxido de carbono. Esta é uma área comum para aplicações de medidores de vazão térmicos na medição de vazão de gás , como o monitoramento da vazão de gás argônio .

Monitoramento de ar comprimido

Usar ar comprimido custa muito dinheiro. Medidores de vazão mássica térmica são a melhor maneira de monitorar quanta energia está sendo usada, encontrar vazamentos e dividir os custos em um edifício.

Biogás e meio ambiente

É necessário medir o gás de flare e o gás de combustão para cumprir as normas ambientais. Medidores de massa térmica são adequados para isso. Eles também são o padrão para medir a vazão de digestores em aplicações de medidores de vazão de biogás .

RFQ para medidores de vazão de gás

1️⃣ Quais tipos de medidores de vazão de gás estão disponíveis?
Resposta: Os tipos comuns incluem medidores de vazão mássica térmica, medidores de vazão mássica Coriolis, medidores de vazão de vórtice, medidores de vazão de área variável (rotâmetro) e medidores de vazão de pressão diferencial. A escolha depende do tipo de gás, faixa de vazão, pressão, temperatura e precisão necessária.

2️⃣ Como escolher o medidor de vazão de gás certo para minha aplicação?
Resposta: Você deve considerar parâmetros como composição do gás, faixa de vazão, pressão, temperatura, tamanho da tubulação e local de instalação, além do seu orçamento. Se o gás for limpo e seco, um medidor de vazão mássica térmica é adequado. Para gases de alta pressão ou mistos, medidores de vazão Coriolis ou Vortex são melhores opções.

3️⃣ Um medidor de vazão de gás pode medir gases diferentes?
Resposta: Alguns medidores de vazão, como Coriolis ou medidores de vazão de massa térmica, podem medir vários gases, mas algumas configurações nos transmissores de gás são necessárias ao alterar o tipo de gás para o medidor de vazão de massa térmica.

4️⃣ Qual é a diferença entre um medidor de vazão mássica de gás e um medidor de vazão volumétrico?
Resposta: Um medidor de vazão mássica mede diretamente a vazão mássica (por exemplo, kg/h, Nm³/h), independentemente da temperatura e da pressão. Um medidor de vazão volumétrico mede o volume real (por exemplo, m³/h), que varia com a pressão e a temperatura. Mais detalhes podem ser encontrados acima: O Princípio Fundamental: Vazão Real vs. Vazão Padrão (Volumétrica vs. Mássica).

5️⃣ Um medidor de vazão de gás pode ser usado para gases corrosivos?
Resposta: Sim, se os materiais em contato com o fluido forem compatíveis. Os medidores de vazão Coriolis podem ser feitos de aço inoxidável 316L, Hastelloy, titânio ou tântalo, adequados para gases corrosivos. Ou medidores de vazão de tubo metálico com revestimento de PTFE também podem medir gases corrosivos.

6️⃣ Qual é o comprimento de tubo reto necessário para a instalação de um medidor de vazão de gás?
Resposta: Depende do tipo. Por exemplo, medidores de vazão de vórtice e de pressão diferencial precisam de trechos retos 10D a montante e 5D a jusante. Os medidores Coriolis normalmente exigem trechos retos mínimos.

7️⃣ Qual é a precisão de um medidor de vazão de gás?
Responder:
A precisão varia de acordo com o tipo:
Coriolis: ±0,5%
Massa térmica: ±1–2% da leitura
Vórtice: ±1%
Área variável: ±2–5%

8️⃣ Como faço para converter unidades de fluxo de gás entre m³/h e Nm³/h?
Resposta:Use a fórmula:

Isso compensa as diferenças de temperatura e pressão.

Um medidor de vazão de gás pode lidar com vazões muito baixas?
Resposta: Sim. Medidores de vazão mássica térmica e medidores de vazão Coriolis são ideais para vazões pequenas ou micro, como em aplicações de laboratório ou dosagem de gás.

Conclusão: Escolhendo seu parceiro em medição de gás

Selecionar o medidor de vazão de gás digital certo entre os diversos tipos disponíveis é uma decisão crítica de engenharia que depende de uma análise completa da sua aplicação e orçamento. Embora um medidor de turbina possa ser perfeito para a transferência de gás natural sob custódia, um medidor de massa térmica é a melhor escolha para o monitoramento de ar comprimido. Para a mais alta precisão na mais ampla gama de gases, o medidor Coriolis é incomparável. Você pode saber mais lendo sobre os 5 fatores que você deve considerar antes de escolher um medidor de vazão de gás .
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