O que é um medidor de vazão mássica e como ele funciona?

Índice

O que é um medidor de vazão mássica e como ele funciona?
Medidores de vazão mássica: como eles funcionam?
Diferentes tipos de medidores de vazão mássica
Medidores de vazão mássica Coriolis
Medidores de vazão mássica térmica
As aplicações mais comuns para medidores de vazão mássica
Medidores de vazão mássica: quais são suas limitações?
Problemas potenciais com medidores de vazão mássica
A História da Medição de Fluxo de Massa
Fluxo de Volume e Fluxo de Massa versus Medição
Aplicações típicas de medição de vazão mássica

O que é um medidor de vazão mássica e como ele funciona?

Um medidor de vazão mássica é um dispositivo usado para medir com precisão a vazão mássica de um fluido em um cano. Diferentemente da vazão volumétrica, que mede o volume por unidade de tempo, a vazão mássica mede a massa por unidade de tempo.
A medição do fluxo de massa é essencial para criar receitas, rastrear o uso de materiais, faturar e transferir propriedade em vários setores. Como as medições de fluxo mais cruciais em uma planta de processamento, a precisão e a confiabilidade da detecção do fluxo de massa são cruciais.

Medidores de vazão mássica: como eles funcionam?

Duas tecnologias de fluxo, medidor de fluxo Coriolis e medidores de fluxo de massa térmica , são utilizadas para medir o fluxo de massa. Os medidores Coriolis, também conhecidos como medidores de fluxo Coriolis, utilizam o Efeito Coriolis para determinar a taxa de fluxo de massa. Quando um fluido passa por um tubo e sofre aceleração Coriolis devido à introdução mecânica de rotação aparente, a força de deflexão criada pelo efeito inercial Coriolis depende da taxa de fluxo de massa do fluido.
O medidor de vazão mássica térmica pode medir diretamente a vazão mássica de líquidos e gases com base nos princípios de transferência de calor, usando um elemento de aquecimento e sensores de temperatura.

Diferentes tipos de medidores de vazão mássica

Medidores de vazão mássica Coriolis

Esses medidores, chamados de aceleração de Coriolis, medem o fluxo e a vazão mássica detectando o momento angular resultante.
O efeito inercial de Coriolis introduz uma rotação aparente em um tubo que está fluindo com fluido, gerando uma força de deflexão que varia com base na vazão mássica do fluido.

Medidores de vazão mássica térmica

Os medidores de vazão mássica térmica fornecem medições diretas de taxas de vazão mássica de gás e líquido. Esses medidores podem operar aquecendo o fluxo de fluido e rastreando a mudança de temperatura, ou mantendo uma sonda em uma temperatura consistente e medindo a energia necessária. Um medidor de vazão mássica térmica típico consiste em dois sensores de temperatura e um aquecedor elétrico colocado entre eles, inseridos no fluxo de fluido ou localizados externamente ao tubo.

As aplicações mais comuns para medidores de vazão mássica

Para medição precisa e confiável de fluxo em processos críticos, como reações químicas e formulações de receitas, medidores de fluxo de massa são frequentemente usados por plantas de processamento. Eles auxiliam no monitoramento e controle de operações relacionadas à massa, bem como em determinações de balanço de materiais e faturamento e transferência de custódia.

Explore as muitas aplicações dos medidores de vazão mássica Coriolis em várias indústrias e cenários científicos. Esses medidores versáteis podem medir com precisão a vazão mássica, densidade, temperatura e viscosidade de substâncias corrosivas e limpas. Os medidores de vazão mássica térmicos também são comumente usados para monitorar e controlar processos relacionados à massa, como reações químicas.

Os medidores de vazão mássica térmica são comumente usados em uma variedade de aplicações de vazão de gás, como medição de ar de combustão em caldeiras, gases semicondutores nas indústrias química e petroquímica, e até mesmo em pesquisa e desenvolvimento. Eles também são confiáveis em cromatografia gasosa, testes de filtros e vazamentos, e detecção de vapores e gases compressíveis. Um de seus principais benefícios é sua capacidade de medir com precisão baixas taxas de vazão e velocidades de gás, mesmo abaixo de 25 pés por minuto, o que não pode ser alcançado com outros dispositivos. Quando operados no modo de diferença de temperatura constante, os medidores de vazão térmica oferecem alta rangeabilidade, variando de 10:1 a 100:1.

Por outro lado, se a entrada de calor permanecer inalterada, detectar pequenas variações de temperatura se torna desafiador e tanto a precisão quanto o alcance são afetados. Sob condições típicas de fluxo, imprecisões de medição geralmente ficam dentro da faixa de escala completa de 1-2%.

Medidores de vazão mássica: quais são suas limitações?

Os medidores de vazão mássica têm uma ampla gama de capacidade e precisão, mas sua eficácia é limitada devido a potenciais fatores ambientais e erros durante a leitura, cálculo e ajuste. Isso pode levar à diminuição da eficiência, danos potenciais ao equipamento e, finalmente, menos precisão.

Problemas potenciais com medidores de vazão mássica incluem:

• • Os medidores de vazão mássica Coriolis operam melhor em altas velocidades de vazão, o que por sua vez cria quedas de pressão significativas.
• • Embora o preço dos medidores Coriolis possa ser mais alto do que o de outros medidores de vazão, eles não são capazes de acomodar tubos de tamanho maior. O tamanho máximo do medidor de vazão mássica Coriolis da Silver Automation Instruments é de 10 polegadas e não pode ser maior.
• • Os medidores de vazão mássica térmica podem ser impactados pela condensação de umidade (especialmente em gases saturados) no detector de temperatura. Isso pode fazer com que o termômetro leia de forma imprecisa e potencialmente resultar em corrosão.
• • Observe que os medidores de vazão mássica térmica podem ser afetados pelo revestimento ou acúmulo de material no sensor, o que pode dificultar a transferência de calor e resultar em uma leitura mais baixa no medidor; portanto, é necessária uma limpeza regular se o gás estiver sujo.
• • Observe que os medidores de vazão mássica térmica podem ser impactados por mudanças na composição do gás, especificamente em relação ao calor específico. Você precisa configurar o medidor de vazão mássica térmica para mudanças no tipo de gás.

A História da Medição de Fluxo de Massa

• • Anteriormente, o fluxo de massa era tipicamente determinado pela combinação dos resultados de um medidor de fluxo volumétrico e um densitômetro. A densidade era medida diretamente ou calculada usando dados de transmissores de temperatura e pressão do processo. No entanto, essas medições eram frequentemente imprecisas devido à relação incerta entre pressão/temperatura do processo e densidade. Além disso, cada sensor introduzia seu próprio erro e os cálculos não eram rápidos o suficiente para capturar mudanças repentinas no fluxo.
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• • Um projeto inicial de medidores de vazão de massa autocontidos, utilizava momento angular para operar. Um impulsor acionado por motor acelerava o fluido a uma velocidade angular constante, exigindo mais momento angular para maior densidade. Uma turbina estacionária mantida por mola era então exposta a esse momento angular a jusante do impulsor.
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• O torque de saída (torção da mola) indicava o fluxo de massa. Todos esses medidores apresentavam designs mecânicos intrincados. Originalmente usados para medir combustível para aeronaves, alguns ainda são utilizados hoje. No entanto, devido ao seu design intrincado e altas despesas de manutenção, eles estão sendo gradualmente substituídos por designs mais duráveis e de baixa manutenção.
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• O fluxo de massa total de lamas também pode ser medido pela combinação de um sensor de nível preciso com um densitômetro ou pelo uso de dois transmissores d/p montados na parte inferior de um tanque atmosférico em diferentes elevações. No último caso, a saída da célula d/p superior muda com o nível do tanque, enquanto a inferior mede a densidade do material em uma distância elevacional fixa. Esse diferencial de pressão determina a densidade do material no tanque.

Fluxo de Volume e Fluxo de Massa versus Medição

Medição de fluxo de massa e medição de fluxo de volume são métodos cruciais para determinar o fluxo em um sistema. Esses conceitos estão intimamente relacionados, mas têm diferenças distintas. A medição de fluxo de massa foca na massa do meio se movendo através de um sistema em um período de tempo específico, geralmente medido em gramas por segundo. A unidade de fluxo que normalmente usamos é kg/h, kg/s, t/h, bbl/min, lb/h e assim por diante. O medidor de fluxo Coriolis e o medidor de fluxo de massa térmica podem medir diretamente o fluxo de massa, no entanto, também podemos obter o resultado do fluxo de massa por medição de fluxo indireta, como o medidor de fluxo de vórtice com sensores de temperatura e pressão para calcular o fluxo de massa.

A medição do fluxo de volume envolve determinar quanto espaço uma massa ocupa dentro de uma duração específica, geralmente em litros por segundo. Tanto esta quanto a outra medição medem a velocidade na qual algo flui através de um sistema. Além disso, elas geralmente são usadas junto com outras medições para obter uma compreensão abrangente de todo o sistema. A unidade de fluxo de uso normal é m3/h, L/M, GPM e assim por diante.
O medidor de vazão volumétrico de uso normal é o medidor de vazão de deslocamento positivo, medidor de vazão de turbina, medidor de vazão eletromagnético, medidor de vazão ultrassônico e assim por diante.

Aplicações típicas de medição de vazão mássica