Medidor de vazão criogênico

Medir a vazão de líquidos criogênicos, como nitrogênio líquido (LN₂) ou gás natural liquefeito (GNL), é uma das tarefas mais exigentes em instrumentação industrial. Definidos como líquidos abaixo de -150 °C (-238 °F), esses fluidos apresentam um conjunto único de desafios que podem causar falhas em medidores de vazão convencionais. Para aplicações onde precisão e segurança são inegociáveis, o medidor de vazão mássica Coriolis surgiu como a solução definitiva.

Este guia explica os desafios da medição criogênica, detalha o design especializado dos medidores de vazão Coriolis para essas aplicações e fornece orientações essenciais de instalação.

Os desafios únicos da medição de fluxo criogênico

Por que tão poucos medidores de vazão funcionam de forma confiável nessas temperaturas ultrabaixas? As razões têm raízes físicas:

× Emperramento Mecânico: Medidores de vazão com peças móveis são altamente suscetíveis a falhas. O frio extremo pode fazer com que componentes como os rolamentos de um medidor de vazão de turbina ou os rotores de um medidor de vazão de engrenagem oval se contraiam, emperrem ou congelem devido a traços de umidade, interrompendo completamente a medição.

× Fragilização do material: Metais e elastômeros padrão tornam-se quebradiços e podem fraturar quando expostos ao frio extremo.

× Fluido Flashing: Líquidos criogênicos estão próximos do seu ponto de ebulição. Qualquer queda de pressão dentro do medidor pode fazer com que o líquido vaporize instantaneamente ou "flasheie", resultando em leituras imprecisas de fluxo bifásico.

× Mudanças drásticas na densidade: A densidade de um líquido criogênico muda significativamente com a menor variação de temperatura. Este é um problema crítico para medidores volumétricos (como medidores de turbina ou de área variável), pois suas leituras podem se tornar altamente imprecisas.

O medidor Coriolis: a solução criogênica definitiva

Um medidor de vazão mássica Coriolis é a tecnologia ideal porque mede a massa diretamente. A massa de um fluido não muda, seja ele líquido ou gasoso. Este princípio fundamental torna sua medição imune às mudanças de densidade e fase que afetam outras tecnologias.

Projetado para o extremo: recursos especiais de design

Os medidores Coriolis para serviço criogênico não são instrumentos padrão; eles são projetados especificamente para lidar com o frio intenso:

√ Materiais especializados: As partes molhadas, especialmente os tubos de medição, são construídas com graus específicos de aço inoxidável (316L) que mantêm sua resistência e ductilidade em temperaturas tão baixas quanto -200 °C (-328 °F).

√ Carcaça do sensor isolada a vácuo: Uma característica fundamental é a capa de vácuo que envolve o sensor. Ela atua como uma barreira térmica, evitando o acúmulo de gelo e geada na parte externa do sensor. Isso garante que os tubos vibratórios não congelem e possam oscilar livremente, o que é fundamental para medições precisas. Isso proporciona um isolamento térmico potente, impedindo que o calor ambiente atinja o fluido. Isso minimiza a vaporização indesejada e impede a formação de uma espessa camada de gelo no sensor, o que, de outra forma, interferiria nas vibrações precisas necessárias para a medição.

√ Construção resistente ao estresse: todo o sensor foi projetado para lidar com segurança com as tensões térmicas causadas pela contração do metal durante o processo de resfriamento.

√ Esses instrumentos avançados fornecem mais do que apenas vazão mássica. Eles também oferecem uma exibição de temperatura em tempo real diretamente no medidor, fornecendo outra variável vital do processo sem a necessidade de um sensor de temperatura separado.

Principais aplicações criogênicas

• A precisão e a confiabilidade desses medidores especializados os tornam essenciais para uma ampla gama de indústrias:
• Gases industriais: Medição de nitrogênio líquido (LN₂) , líquido (LOX), argônio líquido (Ar) e CO₂ líquido para produção, distribuição e uso em processos.
• Energia: Transferência de custódia e monitoramento de processos de Gás Natural Liquefeito (GNL) e Gás Liquefeito de Petróleo (GLP).
• Aeroespacial: Medição precisa de propelentes criogênicos, como hidrogênio líquido e LOX.
• Alimentos e Medicina: Dosagem de LN₂ para congelamento rápido na indústria alimentícia e para criopreservação em aplicações médicas.

Como instalar um medidor de vazão Coriolis criogênico

A instalação adequada é essencial para garantir que o medidor funcione com precisão e segurança.

Posição de instalação do medidor de vazão criogênico para medição de gás