A indústria de armazenamento criogênico e processamento de hidrocarbonetos representa um dos ambientes mais desafiadores para a tecnologia de medição de vazão. Operando em temperaturas extremas que variam de -116 °C até condições ambientais, as instalações que manuseiam gases liquefeitos de petróleo (GLP) exigem instrumentação de precisão capaz de manter a exatidão sob condições de processo exigentes. As modernas plantas de processamento de gás e terminais de armazenamento criogênico dependem fortemente de soluções avançadas de medição de vazão para garantir operações seguras, transferência de custódia precisa e controle de processo otimizado.
O etano apresenta desafios únicos de medição em aplicações criogênicas. Operando a temperaturas tão baixas quanto -116 °C no estado líquido, o etano exibe variações de densidade entre 552 e 568 kg/m³, com viscosidade variando de 0,18 a 0,22 cP. O fluido transita entre as fases líquida e vapor dependendo das condições de operação, exigindo medidores de vazão capazes de suportar pressões de 3,57 a 29,1 kg/cm²G. A medição da vazão de etano é crucial em instalações petroquímicas onde esse hidrocarboneto serve como matéria-prima para a produção de etileno.
A medição da vazão de propano em aplicações de armazenamento criogênico envolve o monitoramento do propano líquido em temperaturas de operação entre -50 °C e +40 °C. Com características de densidade de 581 a 585 kg/m³ na fase líquida e viscosidade de 0,19 a 0,21 cP, o propano requer instrumentação robusta capaz de suportar pressões de projeto de até 35,7 kg/cm²G. Os medidores de vazão de propano devem acomodar vazões variáveis, desde cargas mínimas até uma vazão máxima de 30.800 kg/h em algumas aplicações, tornando a faixa de medição um critério de seleção crítico.
A medição do fluxo de gás hidrocarboneto em sistemas de queima e linhas de processo exige tecnologia de medidores de vazão mássica térmica capazes de lidar com tubulações de grande diâmetro, de até 36 polegadas. Com pesos moleculares variando de 21,48 a 21,58 e fatores de compressibilidade em torno de 0,9887, esses fluxos de gás requerem instrumentos que possam manter a precisão em vazões que variam de 0,1 MMSCFD (mínimo) a 330 MMSCFD (máximo). A faixa de pressão operacional de 87 a 116 PSIG e as temperaturas entre 86 °F e 104 °F definem os parâmetros para a seleção do instrumento.
Os medidores de vazão Coriolis representam a escolha ideal para a medição de etano e propano líquidos em instalações de armazenamento criogênico. Esses medidores de vazão mássica medem diretamente a taxa de fluxo de massa sem a necessidade de compensação de densidade, tornando-os ideais para aplicações de transferência de custódia onde uma precisão de ±0,05% ou melhor é obrigatória. O medidor de vazão mássica Coriolis se destaca em cenários de medição de fluxo bidirecional, essenciais em operações de carga e descarga em terminais de armazenamento.
Aplicações que variam de 4 a 20 polegadas de diâmetro utilizam a tecnologia Coriolis para instalações de medidores de vazão de etano e propano, proporcionando medições confiáveis para vazões normais de 800 m³/h a 2.000 m³/h em aplicações com líquidos e até 65.000 kg/h em aplicações com vapor.
A tecnologia de medidores de vazão mássica térmica domina a medição de gases hidrocarbonetos em sistemas de queima e linhas de processo de grande diâmetro. Os medidores de vazão mássica térmica de inserção oferecem soluções econômicas para instalações em tubulações de 18 a 36 polegadas, onde a manutenção de uma perda de pressão mínima é essencial. Esses instrumentos medem a vazão mássica de gás detectando a dissipação de calor de sensores aquecidos, fornecendo medição de massa direta sem compensação de pressão e temperatura.
Para aplicações em separadores de gases de combustão que lidam com vapores de etano e propano, os medidores de vazão mássica térmica fornecem medições confiáveis em pressões próximas à atmosférica (0,1 kg/cm²G) em diversas faixas de temperatura, desde a temperatura ambiente.
A seleção de instrumentos de medição de vazão adequados requer uma avaliação cuidadosa das condições de projeto em relação aos parâmetros operacionais. Medidores de vazão de etano podem operar a -116 °C, mas devem suportar temperaturas de projeto de -118 °C a +65 °C, com pressões de projeto que chegam a 43,5 kg/cm²G em serviço com vapor. Da mesma forma, medidores de vazão de propano enfrentam condições de projeto de -52 °C a +115 °C com pressões de até 35,7 kg/cm²G, o que exige materiais de construção adequados para serviço criogênico.
As instalações de medidores de vazão em unidades de processamento de hidrocarbonetos devem estar em conformidade com as classificações de área perigosa Zona 1, Grupo de Gás IIA, T3. Os instrumentos com certificação ATEX e classificação de proteção contra explosão Ex 'd' garantem a operação segura em atmosferas potencialmente explosivas. O índice de proteção IP 67 oferece proteção essencial contra as condições ambientais, mantendo a integridade do instrumento.
Os modernos sistemas de medição de vazão integram-se perfeitamente com sistemas de controle distribuído (DCS) por meio do protocolo de comunicação HART. Transmissores inteligentes fornecem saída analógica de 4-20 mA com sobreposição digital HART, permitindo configuração, diagnóstico e monitoramento remotos. Instrumentos avançados oferecem recursos de transmissão multivariável, reportando simultaneamente vazão mássica, densidade, temperatura e valores do totalizador para otimizar as estratégias de controle de processo.
O dimensionamento do medidor de vazão deve contemplar toda a faixa de operação, mantendo a precisão em condições normais de fluxo. Os medidores de vazão mássica Coriolis geralmente operam de forma otimizada entre 20% e 100% da capacidade nominal, enquanto os medidores de vazão mássica térmica se destacam em faixas de medição mais amplas. A avaliação das vazões mínima, normal e máxima garante que os instrumentos selecionados mantenham a precisão especificada em toda a faixa de operação. Anexamos aqui uma tabela típica de dimensionamento de um medidor de vazão Coriolis para medição de vazão de etano .
A consideração da perda de carga admissível impacta significativamente a seleção do medidor de vazão, principalmente em sistemas alimentados por gravidade e aplicações de baixa pressão. Os medidores de vazão Coriolis normalmente impõem uma perda de carga máxima de 0,3 kg/cm², enquanto os medidores de vazão mássica térmica praticamente não restringem o fluxo. Compreender a hidráulica do sistema previne a cavitação em serviço com líquidos e garante pressão adequada a jusante para os requisitos do processo.
A manutenção da precisão das medições requer calibração periódica utilizando padrões de referência certificados. Os medidores de vazão mássica Coriolis se beneficiam da calibração de fábrica com água ou hidrocarbonetos leves, com especificações de precisão que incluem linearidade, histerese e efeitos de repetibilidade. Os certificados de calibração que documentam as condições de teste, os registros de pressão e a verificação da faixa de medição fornecem rastreabilidade para aplicações de transferência de custódia.
A seleção da tecnologia de medição de vazão adequada para aplicações com etano, propano e gases hidrocarbonetos exige um conhecimento abrangente das condições do processo, das propriedades do fluido e dos requisitos operacionais. Os medidores de vazão mássica Coriolis oferecem precisão incomparável para a transferência de custódia de líquidos, enquanto os medidores de vazão mássica térmicos fornecem soluções econômicas para o monitoramento de gás em tubulações de grande diâmetro e sistemas de queima.
O sucesso no armazenamento criogênico e no processamento de hidrocarbonetos depende de instrumentação de vazão confiável, que mantenha o desempenho em temperaturas extremas, amplas faixas de pressão e condições de fluxo variáveis. Ao adequar a tecnologia de medidores de vazão aos requisitos específicos da aplicação, os operadores alcançam precisão de medição ideal, conformidade regulatória e eficiência operacional nesses exigentes ambientes industriais.
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