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Para o enchimento de cilindros de CO2 com gás de soldagem ou misturas multicomponentes a 500 a 800 kg/h, linha DN15, 35 a 45 °C e rampa de pressão de 0,5 MPa até 7 MPa, um medidor de vazão mássica Coriolis DN15 é a ferramenta ideal. Ele mede a vazão mássica real independentemente de variações de pressão, mudanças de densidade ou deriva de temperatura. A Silver Automation Instruments fornece a série SH-CMF-15, com classificação de até 10 MPa, com saída de 4-20 mA mais pulso que aciona diretamente a lógica de ponto de ajuste do CLP de enchimento. Precisão padrão de 0,5%, partes em contato com o fluido em aço inoxidável 316L, transmissor à prova de explosão e conexão de processo com flange. Código do modelo configurado: SH-CMF-15-P4-H1-T1-O1O2-C3-E1-A4-B1-P1-M1-PC1.
Um cliente do setor de gases industriais opera uma estação de enchimento de cilindros para misturas de soldagem. O processo é simples no papel, mas impactante no medidor de vazão:
O ciclo de enchimento é a parte mais difícil. A pressão aumenta 14 vezes em um único ciclo. A densidade do CO2 a 0,5 MPa e 40 °C é de cerca de 9 kg/m³. A 7 MPa e 40 °C, o gás se aproxima da sua região supercrítica e a densidade sobe para mais de 250 kg/m³. Qualquer medidor que meça volume terá uma margem de erro superior a 25 vezes ao longo do ciclo. A única maneira de dosar a massa com precisão é medi-la diretamente.
O medidor de vazão Coriolis é a escolha perfeita para o enchimento de cilindros de CO2.
A seguir, apresentamos um medidor de vazão alternativo ao medidor de vazão Coriolis para aplicação no enchimento de cilindros de CO2 :
• Medidor de vazão mássica térmica : funciona com gás, mas é projetado para baixa pressão, tipicamente abaixo de 1 MPa. A 7 MPa, o sensor será destruído. Também é calibrado para uma composição de gás fixa. O cliente também utiliza misturas de soldagem multicomponentes (Ar/CO2, He/Ar/CO2), portanto, a mistura de gases varia entre os lotes. Os medidores térmicos precisam de uma recalibração ou de um fator de conversão de gás para cada mistura, o que introduz erros.
• Medidor de vazão por vórtice : requer uma velocidade mínima, em torno de 4 a 5 m/s para gás. Com DN15 e 800 kg/h, a velocidade do CO2 está dentro da faixa, mas os medidores de vórtice são volumétricos. É necessário, então, compensar a pressão e a temperatura para compensar a massa. Com uma variação de pressão de 14 vezes, o cálculo da compensação se desvia, especialmente próximo à interface de fase do CO2, onde a equação de estado é não linear.
• Placa de orifício ou pressão diferencial : faixa de medição em torno de 3:1, precisão de 1 a 2% da escala completa. Aceitável para medição em regime permanente, inútil para um ciclo de enchimento que começa em baixa pressão e termina próximo à pressão supercrítica.
• Turbina : não adequada para enchimento de cilindros. Picos de pressão, desde o transiente inicial de 0,5 MPa até 2 MPa, causarão sobrecarga nos mancais do rotor.
Um medidor de Coriolis mede a vazão mássica diretamente, detectando a força de Coriolis em um tubo vibratório que transporta o fluido. A leitura não depende da pressão, densidade, temperatura ou composição. Independentemente de o cilindro estar a 0,5 MPa ou 7 MPa, ou se o gás for CO2 puro ou uma mistura para soldagem, o medidor indica a mesma vazão mássica em kg/h. Isso é exatamente o que o CLP de enchimento precisa.
Medidor de vazão mássica Coriolis série SH-CMF - Link para download da ficha técnica >>
Para este cliente, configuramos a série SH-CMF em DN15. Detalhando o código:
• SH-CMF : Medidor de Vazão Mássica Coriolis Prateado, com design em U
• 15 : Tamanho do sensor DN15, faixa de vazão de 0 a 3 t/h (o ponto de operação de 500 a 800 kg/h fica no meio da faixa, onde a precisão de Coriolis é melhor)
• P4 : classificação de pressão de 10 MPa, oferece uma margem de 30% acima do pico de 7 MPa.
• H1 : display integrado compacto, transmissor montado no sensor
• T1 : faixa de temperatura do processo -50 a 150 °C
• O1O2 : saída dupla, saída analógica de 4-20 mA mais saída de pulso. A saída de 4-20 mA alimenta a entrada analógica do CLP para taxa de amostragem em tempo real, enquanto a saída de pulso alimenta a entrada de um contador de alta velocidade para massa acumulada.
• C3 : Comunicação HART na linha de 4-20 mA, para configuração e diagnóstico remotos.
• E1 : caixa do transmissor à prova de explosão, certificada para uso em áreas classificadas (Ex d IIC T6)
• A4 : precisão de 0,5% da leitura de fluxo de massa
• B1 : temperatura ambiente do transmissor de -20 a 50 °C
• P1 : alimentação de 24 V CC
• M1 : Tubo em aço inoxidável 316L, compatível com CO2 seco e misturas de gases de soldagem.
• PC1 : conexão de processo com flange
O PLC utiliza dois sinais do medidor, e é por isso que especificamos a saída dupla O1O2:
Entrada analógica de 4-20 mA : escalonada de 0 a 1000 kg/h (ou qualquer outra faixa que o operador preferir). Esta é a taxa de fluxo em tempo real. O CLP a utiliza para monitorar o enchimento, detectar um bloqueio na linha caso a taxa caia repentinamente e ajustar a válvula de entrada, de parcialmente aberta até totalmente aberta, conforme a pressão do cilindro aumenta.
Saída de pulsos : cada pulso representa uma massa fixa, por exemplo, 0,1 kg. O CLP conta os pulsos em uma entrada de contador de alta velocidade e compara a contagem com o valor de referência (digamos, 25 kg para um cilindro de solda padrão). Quando a contagem atinge o valor de referência, o CLP fecha a válvula de enchimento. A contagem de pulsos é a maneira correta de controlar os totais do lote, pois não sofre deriva como um sinal analógico.
A lógica do ponto de ajuste é simples: o operador seleciona o tamanho do cilindro, o CLP carrega a massa alvo correspondente em kg, abre a válvula de enchimento, observa o contador de pulsos subir e fecha a válvula quando atinge o valor alvo. O medidor de Coriolis é o único instrumento que faz todo o circuito funcionar.
Medidor de vazão mássica DN15
Com uma vazão máxima de 800 kg/h e densidade de CO2 em torno de 250 kg/m³ no topo do ciclo de enchimento, a vazão volumétrica é de aproximadamente 3,2 m³/h. Em DN15 (diâmetro interno de 15 mm), a velocidade do gás é de cerca de 5 m/s no pico. Isso está dentro da faixa ideal para um tubo de Coriolis: velocidade suficiente para fornecer um bom sinal e velocidade suficiente para evitar erosão do tubo ou queda excessiva de pressão.
A utilização de um tubo DN10 aumentaria a velocidade para mais de 11 m/s e adicionaria uma queda de pressão de cerca de 0,3 MPa, o que não é crítico para esta aplicação (a pressão de alimentação é muito maior que a do cilindro), mas também reduziria a vida útil do tubo. A utilização de um tubo DN20 reduziria a velocidade para cerca de 3 m/s na fase inicial do ciclo de enchimento, o que é aceitável, mas o custo do medidor é maior e a menor velocidade reduz ligeiramente a relação sinal-ruído no início do ciclo, quando a pressão é de apenas 0,5 MPa e a densidade do gás é baixa.
DN15 é o modelo ideal para o enchimento de cilindros de CO2 com vazão entre 500 e 800 kg/h.
Algumas coisas que sempre dizemos aos clientes que estão montando uma estrutura de enchimento em torno de um medidor Coriolis:
1. Monte o sensor verticalmente com o fluxo para cima se houver qualquer possibilidade de CO2 líquido na linha. Mesmo pequenas quantidades de líquido podem sofrer alterações momentâneas de densidade e adicionar ruído à leitura. O fluxo vertical ascendente permite que qualquer líquido retorne à fonte.
2. Utilize um circuito de bypass com válvulas de isolamento . As estações de enchimento de cilindros de CO2 necessitam de limpeza e inspeção regulares. Um bypass permite que a linha permaneça em operação enquanto o medidor é removido para calibração.
3. Conecte e aterre o sensor . A classificação à prova de explosão protege apenas contra ignição dentro da caixa. A carga estática na tubulação de gás requer um caminho de aterramento separado. Fornecemos um terminal de aterramento como padrão.
4. Zere o medidor na pressão da linha , não na pressão atmosférica. Os medidores Coriolis têm um pequeno desvio de zero que varia ligeiramente com a pressão de operação. Para um medidor que oscila entre 0,5 e 7 MPa, recomendamos zerá-lo na pressão intermediária (em torno de 3 a 4 MPa) sem fluxo e com as válvulas fechadas em ambos os lados.
5. Fiação da saída de pulsos : mantenha o cabo curto (menos de 30 m) e blindado. O sinal de pulso é digital, mas a entrada do contador do CLP é sensível a ruídos em longas distâncias.
O enchimento com CO2 puro é o caso mais simples. O cliente também utiliza misturas de Ar/CO2 (80/20, 75/25 e 90/10 são misturas padrão para soldagem) e misturas triplas como He/Ar/CO2 para soldagem de aço inoxidável. Cada mistura apresenta um comportamento de densidade diferente sob pressão.
Um medidor térmico ou volumétrico necessitaria de uma curva de calibração separada para cada mistura de gases. O cliente teria que manter vários medidores ou aceitar grandes erros ao trocar de produto. Um medidor Coriolis mede a massa diretamente, portanto, o mesmo instrumento pode ser usado para calibrar qualquer mistura sem necessidade de recalibração. A densidade fornecida pelo Coriolis (disponível gratuitamente como variável secundária) também permite ao operador verificar se a mistura não sofreu separação durante o armazenamento a granel, o que às vezes ocorre em misturas multicomponentes armazenadas por longos períodos.
Este é o caso em que o custo mais elevado de um medidor Coriolis se paga rapidamente. Um único medidor, todas as misturas, sem necessidade de recalibração ao trocar de produto.
O SH-CMF-15, com configuração totalmente à prova de explosão, classificação de pressão de 10 MPa, HART, saída dupla e conexões de flange em aço inoxidável 316L, tem um preço entre USD 6.800 e 8.500, dependendo da norma da flange (ANSI 600# ou DIN PN100) e da proteção da superfície. O prazo de entrega é de 25 a 35 dias úteis a partir da confirmação do pedido. Enviamos EXW Xangai ou DDP para a maioria dos destinos no Sudeste Asiático, Oriente Médio, África e América Latina.
O certificado de calibração de fábrica está incluído. Cada medidor é calibrado em água como fluido de referência, com uma precisão de vazão mássica documentada de 0,1% em água. O valor de precisão de 0,5% na ficha técnica do cliente é a especificação publicada para serviço com gás, que leva em consideração os efeitos típicos de instalação e a incerteza da densidade em aplicações com gás.
Se você estiver construindo ou modernizando uma estação de enchimento de cilindros para CO2, gás de soldagem ou misturas multicomponentes, envie-nos:
Responderemos em até um dia útil com o código do modelo Coriolis recomendado, a declaração de precisão, o preço e o prazo de entrega. Para aplicações de CO2 supercrítico ou de alta pressão acima de 10 MPa, consulte as opções SH-CMF-P5 (16 MPa) e SH-CMF-P6 (25 MPa).
entraremos em contato com você dentro de 24 horas..
