Medidor de vazão mássica Coriolis para nitrogênio líquido e GNL

Caso de uso: Medidor de vazão mássica Coriolis para nitrogênio líquido e GNL: Medição de vazão criogênica DN40

Liquid Nitrogen and LNG application

Resposta rápida

O medidor de vazão mássica Coriolis DN40 (1,5 polegadas), com tubos de aço inoxidável 316L, classificado para -200 °C e 20,6 bar (300 PSIG), mede com precisão nitrogênio líquido (LN2) e GNL em vazões entre 0,227 e 22,7 m³/h (1-100 GPM). A saída direta de vazão mássica elimina erros de correção de densidade causados pela expansão do fluido criogênico. A Silver Automation Instruments fornece a série SH-CMF-40 com certificação ATEX à prova de explosão, precisão de 0,2% e display remoto para instalações criogênicas em áreas classificadas.

Por que usar o método Coriolis para medir o fluxo de líquidos criogênicos?

A maioria das tecnologias de medição de vazão falha abaixo de -100 °C. Os medidores ultrassônicos perdem a integridade do sinal à medida que as propriedades do fluido se alteram em temperaturas criogênicas. Os medidores de turbina travam porque as folgas dos mancais mudam drasticamente quando a carcaça se contrai. Os medidores de área variável são impraticáveis para linhas criogênicas fechadas sob pressão.

Os medidores Coriolis medem a vazão mássica diretamente através do efeito inercial em tubos vibratórios. Não há partes móveis expostas ao fluido do processo. A medição não depende da densidade, viscosidade ou estabilidade de fase do fluido. Para nitrogênio líquido a -196 °C ou GNL a -162 °C, isso é importante porque ambos os fluidos estão próximos de seus pontos de ebulição. Qualquer entrada de calor causa vaporização parcial, e um medidor dependente da densidade apresentará leitura incorreta. O medidor Coriolis, por sua vez, apresenta leitura correta independentemente desses fatores.

Na prática, vemos essa aplicação com frequência: um cliente precisa transferir a custódia ou encher lotes de nitrogênio líquido (LN2) em recipientes Dewar, ou medir o gás natural liquefeito (GNL) em caminhões de distribuição de pequeno porte. A transferência de custódia exige uma precisão de 0,2%. O Coriolis na DN40 oferece essa precisão.

DN40 vs DN25: Por que 1,5 polegadas para esta faixa de vazão?

Medidor de vazão Coriolis para nitrogênio líquido e GNL

Neste caso, tanto a aplicação de LN2 quanto a de GNL compartilham as mesmas opções de diâmetro de tubulação (1 polegada ou 1,5 polegadas) e a mesma faixa de vazão: 1-100 GPM (0,227-22,7 m³/h). Essa sobreposição torna um único tamanho de medidor a escolha lógica.

Com uma vazão de 100 GPM em um medidor Coriolis de 1 polegada (DN25), a velocidade excede os limites aceitáveis e a queda de pressão torna-se significativa. O nitrogênio líquido tem viscosidade muito baixa (cerca de 0,16 cP a -196 °C), o que significa que se move rápida e turbulentamente em tubos de pequeno diâmetro. Um medidor DN40 (1,5 polegadas) mantém a velocidade na faixa operacional normal em toda a escala de 1 a 100 GPM, com queda de pressão aceitável e sem risco de erro de medição causado por cavitação próximo ao limite inferior.

Assim, um único medidor DN40 atende aos dois projetos. Não há necessidade de dois diâmetros de furo diferentes.

Medidor Coriolis SH-CMF-40: Especificações completas

Parâmetro	Especificação
Modelo	SH-CMF-40-P7-H2-T4-O1-C2-E1-A2-B1-P1-M1-PC1
Diâmetro Nominal	DN40 (1,5 polegadas)
Faixa de fluxo	0-22 T/h (0-22,7 m³/h / 1-100 GPM para referência de densidade da água)
Pressão de operação	2,5 MPa (25 bar / 362 PSIG) máximo
Temperatura de operação	-200 a +150 graus Celsius
Precisão	0,2% da leitura (vazão mássica)
Material do tubo	Aço inoxidável 316L
Conexão de Processos	Flangeado
Mostrar	Visor remoto com cabo de 1,2 m
Saída analógica	4-20 mA
Saída digital	RS485 / Modbus RTU
Proteção contra explosões	ATEX (IEx), adequado para Zona 1/Zona 2.
Temperatura ambiente do transmissor.	-20 a +50 graus Celsius
Fonte de energia	24V CC

Detalhes importantes da aplicação

coriolis flow meter for Liquid nitrogen LN2 application

Aplicação de nitrogênio líquido (LN2): tubulação de 1 ou 1,5 polegadas, -196 °C, 300 PSIG (20,6 bar), vazão de 1 a 100 GPM. Os usos típicos incluem enchimento de recipientes criogênicos, linhas de suprimento para túneis de congelamento rápido individual (IQF) na indústria alimentícia e sistemas de fornecimento de gases para laboratórios.

Aplicação de GNL: gasoduto de 1 ou 1,5 polegadas, -162 °C (ponto de ebulição do metano à pressão atmosférica), 300 PSIG, vazão de 1 a 100 GPM. Os usos típicos incluem carregamento de caminhões-tanque de GNL em pequena escala, medição em terminais satélite e abastecimento de embarcações marítimas.

Ambos os fluidos são líquidos limpos e monofásicos em condições de operação. Desde que a tubulação seja devidamente pré-resfriada antes do início do fluxo, o fluxo bifásico na entrada do medidor pode ser evitado. Trata-se de uma questão de comissionamento, e não de uma limitação do medidor.

A certificação ATEX é obrigatória para instalações de GNL e fortemente recomendada para o uso de LN2 próximo a zonas de risco de enriquecimento de oxigênio. O modelo SH-CMF-40 com opção E1 possui aprovação ATEX para a Zona 1.

Perguntas frequentes

Um único medidor Coriolis pode operar alternadamente com LN2 e GNL?

Não recomendado para uso compartilhado. O nitrogênio líquido (LN2, -196 °C) e o gás natural liquefeito (GNL, -162 °C) são fluidos diferentes, com considerações de compatibilidade de materiais distintas para vedações e juntas de flanges. De forma mais prática, um medidor usado em ambos os serviços exigiria ciclos completos de aquecimento, purga e resfriamento entre cada troca de fluido, o que é operacionalmente inviável. Utilize um medidor dedicado para cada fluido.

A precisão de 0,2% se aplica ao limite inferior da faixa (1 GPM)?

A precisão do medidor Coriolis é expressa como porcentagem da leitura, não como porcentagem da escala completa. Com 1 GPM, o medidor opera a aproximadamente 4% de sua capacidade de 22,7 m³/h. A maioria dos medidores Coriolis especifica um limite mínimo de vazão abaixo do qual a precisão se degrada. Para o SH-CMF-40, confirme o limite de baixa vazão na ficha técnica. Se 1 GPM for um ponto de operação constante, e não apenas um mínimo, considere um medidor DN25 para essa faixa de vazão.

Que tipo de isolamento é necessário ao redor do corpo do medidor?

O próprio corpo do medidor não requer isolamento para precisão de medição, mas a tubulação do processo a montante e a jusante deve ser revestida a vácuo ou isolada com espuma para evitar a entrada de calor e a vaporização instantânea na entrada do medidor. O cabeçote do transmissor deve ser mantido acima de -20 °C, portanto, é necessário isolamento térmico entre o conjunto do tubo de fluxo e o transmissor, geralmente por meio do cabo de exibição remota especificado na configuração H2.

O aço inoxidável 316L é suficiente para uso com GNL, ou é necessário um tubo de liga superior?

O aço inoxidável 316L é adequado tanto para nitrogênio líquido (LN2) quanto para gás natural liquefeito (GNL) nessas temperaturas e pressões. Ele mantém resistência adequada até -196 °C e não apresenta problemas de compatibilidade com nenhum dos fluidos. Ligas superiores, como o Hastelloy C-22, são especificadas para criogênicos corrosivos ou fluidos halogenados, o que não se aplica aqui.

Qual é o prazo de entrega deste medidor?

O prazo de entrega padrão para o SH-CMF-40 com certificação ATEX e visor remoto é de 4 a 6 semanas a partir da fábrica. Para encomendas de projetos com múltiplas unidades, entre em contato conosco com antecedência para confirmar o cronograma de produção.