Instalação e manutenção de medidores de vazão para turbinas a gás

Instalação adequada de medidores de vazão de turbinas a gás

As instalações modernas dependem da medição precisa de gás natural, CO₂, GLP/GNV, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio e ar comprimido. Nesses serviços, o medidor de vazão para turbina a gás desempenha um papel vital, fornecendo medições rápidas e repetíveis com baixa perda de pressão. Seu princípio de funcionamento é simples e robusto: o gás em fluxo aciona um rotor de múltiplas pás, cuja velocidade de rotação é proporcional à velocidade média do fluxo, e um sensor magnético ou óptico converte a passagem das pás em pulsos. Com um fator K calibrado (pulsos por unidade de volume), o transmissor fornece o volume total e um sinal de 4–20 mA ou um sinal de pulso para controle e geração de relatórios.

A instalação correta do medidor de vazão da turbina a gás garante os melhores resultados de medição.

Para obter resultados precisos, é fundamental não apenas escolher o medidor certo para o processo do cliente, mas também realizar a instalação correta. Este guia explica, passo a passo, como instalar um medidor de vazão para turbina a gás adequadamente.

Escopo e Segurança

A instalação correta de um medidor de turbina a gás afeta tanto o desempenho da medição quanto a segurança da tubulação . Somente técnicos qualificados com experiência em tubulações e áreas classificadas devem realizar o trabalho. Siga as normas locais e os procedimentos do local e nunca abra flanges ou carcaças enquanto a tubulação estiver pressurizada . Em áreas classificadas como Ex, preserve a integridade à prova de explosão — use prensa-cabos certificados e nunca modifique as entradas de cabos ou os métodos de vedação.

Regras básicas de segurança:

• Não tente reparar ou desmontar sob pressão.
• Não rompa os lacres de calibração ou de chumbo sem autorização.
• Realizar o bloqueio e etiquetagem (LOTO) antes da manutenção.
• Mantenha a válvula de bypass travada durante o funcionamento normal.

Lista de verificação pré-instalação

Um medidor de turbina precisa de um perfil de fluxo limpo e estável. Antes de instalar qualquer componente:

• Limpe a tubulação: Remova escória de solda, ferrugem, poeira e detritos. A incrustação é a principal causa de desgaste prematuro dos rolamentos e desvio de precisão. Adicione um filtro/coador a montante onde houver probabilidade de acúmulo de detritos.
• Evite pulsações: Não instale em locais com fluxo pulsante ou oscilações severas de pressão . Se inevitável, adicione amortecedores ou realoque o medidor para uma área mais estável.
• Planeje medidas para aliviar a tensão: Utilize juntas de expansão/fole para que a dilatação térmica e o desalinhamento não causem deformações na estrutura. Verifique se os carretéis a montante e a jusante estão alinhados e sem tensão.
• Escolha a localização: Mantenha-se afastado de campos magnéticos fortes, vibrações mecânicas e zonas de alta interferência eletromagnética (próximo a inversores de frequência ou barramentos de alta potência).

Instalação Mecânica e Projeto de Tubulação

Orientação e direção. Os medidores de turbina a gás são normalmente instalados na horizontal, com a seta de fluxo alinhada à direção do gás. Mantenha o corpo nivelado e livre de tensão na tubulação.

Trechos retos (perfil de velocidade). Forneça pelo menos 10 DN a montante e 5 DN a jusante do trecho reto. Se houver curvas no mesmo plano, redutores, válvulas de controle ou tês imediatamente a montante, estenda o trecho reto a montante para 15–20 DN ou adicione um condicionador de fluxo para restaurar um perfil simétrico. Mantenha as juntas niveladas com o diâmetro interno — sem saliências da junta ou intrusões de soldas no tubo de medição.

Alinhamento coaxial. Alinhe os flanges coaxialmente na entrada e na saída. O desalinhamento cria turbulência e velocidade irregular, acelerando o desgaste dos rolamentos e aumentando o erro de medição.

Circuito de bypass. Instale uma linha de bypass com válvulas de isolamento ao redor do medidor para que você possa realizar a manutenção do instrumento sem interromper o funcionamento da planta. Durante a operação normal, mantenha o bypass fechado .

Comissionamento e Inicialização

Taxa de aumento de pressão. Abra a válvula de entrada lentamente e aumente a pressão gradualmente . A taxa máxima de aumento de pressão não deve exceder 35 kPa por segundo . A pressurização rápida pode causar sobrevelocidade do rotor e danificar os rolamentos.

Verificação de vazamentos e rotação. Após a pressurização, verifique se há vazamentos em todas as juntas. Verifique se o rotor gira livremente (por meio de diagnóstico ou frequência de pulso em baixo fluxo) sem vibração ou ruído.

Estabilização do fluxo. Leve a linha à pressão e temperatura normais antes da calibração final ou da verificação. Se o processo frequentemente operar próximo ao fluxo mínimo , considere um medidor menor ou uma solução com múltiplos caminhos para manter a linearidade e a repetibilidade.

Fiação elétrica e controle de EMI

Tipo de cabo. Utilize cabo blindado de par trançado para saídas de 4–20 mA/HART ou de pulso. Mantenha os cabos de sinal em um conduíte separado das linhas de energia. Se a entrada do conduíte não puder ser vedada, oriente-a para baixo para evitar condensação.

Blindagem e aterramento. Aterre a blindagem do cabo em apenas uma extremidade (normalmente na sala de controle) para evitar loops. Aterre o medidor conforme as instruções do fabricante — não compartilhe o aterramento do instrumento com sistemas de alta tensão. Durante a soldagem de dutos, nunca utilize o medidor como retorno de soldagem.

Proteção contra entrada de água e poeira. Vede as entradas não utilizadas com tampões aprovados. Em ambientes úmidos, adicione uma curva de gotejamento para evitar que a umidade penetre na caixa de terminais.

Verificações de rotina prolongam a vida útil do medidor e preservam a precisão:

• Condições do processo: Verifique periodicamente a limpeza, a pressão e a temperatura do gás. Alterações significativas podem afetar a calibração.
• Saúde dos filtros: Inspecione os filtros a montante e substitua ou limpe os elementos prontamente para proteger o rotor e os rolamentos.
• Análise ambiental: fique atento a novas fontes de interferência eletromagnética, vibração adicional ou entrada de umidade que possam causar deriva do sinal .
• Integridade da vedação: Mantenha as vedações de calibração/chumbo intactas, a menos que haja trabalhos aprovados em andamento.

Lubrificação de medidores de vazão de turbinas a gás

Os mancais da turbina precisam de lubrificação oportuna e eficaz . A lubrificação adequada melhora a resistência ao desgaste e à corrosão, além de remover partículas finas, preservando a precisão linear e a repetibilidade .

• Em condições normais de uso, lubrifique de 10 a 15 vezes por ano , enchendo o copo de óleo até o nível marcado com o lubrificante especificado a cada vez.
• Dê preferência à lubrificação com o medidor em funcionamento . Após cada acionamento da alavanca do lubrificador, faça uma pausa de alguns segundos antes do próximo, até atingir o volume especificado.
• Não lubrifique quando o medidor estiver parado ou operando por longos períodos abaixo de 0,2 Qmax .
• Aumente a frequência para alto fluxo, alta pressão , ciclos de trabalho longos ou gás impuro .
• Se o lubrificante estiver contaminado ou degradado , substitua-o e limpe o copo de óleo antes de reabastecer.
• Abaixo, você encontrará um vídeo que mostra como realizar o procedimento de lubrificação.

Quantidades de lubrificação recomendadas (Tabela de referência)

Nominal Diameter (DN)	25	50	80	100	150	200	250	300	350	400
First-time / daily refueling (mL)	10 / 5	10 / 5	10 / 5	10 / 5	10 / 5	15 / 10	15 / 10	15 / 10	15 / 10	15 / 10

Guia rápido de resolução de problemas

• Leitura instável → Entrada de ar, bolhas de líquido (gás úmido), blindagem/aterramento deficiente, EMI, vibração.
  Solução: Seque o gás sempre que possível, redirecione os cabos, verifique a terminação da blindagem e adicione suportes/amortecedores.
• Deslocamento ou viés em relação ao zero → Tensão mecânica proveniente de tubulações, desalinhamento ou intrusão de juntas; arrasto do rotor devido à contaminação.
  Solução: Realinhe os carretéis, verifique se a junta está nivelada com o furo, limpe/inspecione o rotor e os rolamentos.
• Resposta lenta → Medidor superdimensionado em velocidades muito baixas ou rolamentos emperrados.
  Solução: Reavaliar o tamanho do medidor em relação à faixa de medição; verificar a lubrificação e o estado dos rolamentos.
• Desvio de sinal/umidade → Condensação na caixa de terminais ou no conduíte.
  Solução: Vede as entradas, adicione laços de gotejamento, seque os terminais e use dessecante onde apropriado.

Quando escolher uma tecnologia diferente

Os medidores de turbina se destacam em gases limpos e secos com bons números de Reynolds e oferecem saídas de pulso para totalização e transferência de custódia . Para outros cenários:

• Medidor de vazão mássica Coriolis : Ideal para gases de alta pressão e quando se requerem vazão mássica e gases de alta densidade ; tolerante a variações de composição e pulsações.
• Medidor de vazão de gás ultrassônico: Ideal para grandes diâmetros , baixa perda de pressão e medição bidirecional ; excelente para locais onde longos trechos retos são difíceis (com condicionamento).
• Medidor de vazão mássica térmica : Útil para monitoramento de ar comprimido e gases de serviço quando a vazão mássica direta e uma ampla faixa de medição são prioridades, adequado para medição de gases em baixa pressão.

Perguntas frequentes

Q1: Quais são os comprimentos de trecho reto necessários para medidores de vazão de turbinas a gás?
A: Forneça ≥10 DN a montante e ≥5 DN a jusante do trecho reto da tubulação. Se houver curvas, tês ou válvulas de controle imediatamente a montante, estenda para 15–20 DN ou instale um condicionador de fluxo .

P2: Qual a velocidade máxima que posso aumentar a pressão durante a inicialização?
A: Mantenha a taxa de aumento de pressão ≤ 35 kPa/s para evitar sobrevelocidade do rotor e danos aos rolamentos.

P3: Os medidores de turbina funcionam com fluxo pulsante?
A: Não recomendado. Use amortecedores , mude para uma seção estável ou considere o efeito Coriolis para linhas pulsantes.

Q4: Com que frequência devo lubrificar um medidor de vazão de turbina a gás? E como lubrificá-lo?
A: Normalmente , de 10 a 15 vezes por ano , com volumes por tamanho de DN (consulte a tabela). Aumente a frequência para serviços de alta pressão, alto fluxo ou com fluidos sujos .

Q5: Quais práticas de cabeamento previnem sinais ruidosos?
A: Utilize cabo blindado de par trançado , aterre a blindagem apenas em uma extremidade , mantenha os cabos de sinal afastados das linhas de energia/VFD e vede os conduítes para evitar condensação .

Conclusão

Seguir essas práticas de medição de vazão em turbinas a gás — tubulação limpa, trechos retos corretos, montagem sem tensões, partida controlada, aterramento/interferência eletromagnética robusto e lubrificação adequada — proporciona precisão estável, maior vida útil dos rolamentos e operação mais segura da tubulação. Quando as condições do processo representam desafios para a tecnologia de turbinas (pulsação, velocidade muito baixa, variações na composição), avalie alternativas como as de Coriolis , ultrassônicas ou de massa térmica .

Autor: Equipe de Engenharia da Silver Automation Instruments

Especialistas em instrumentação prática com mais de 10 anos de experiência em campo em medição de vazão, pressão e nível. Especialização em medidores para turbinas a gás, Coriolis, magnéticos e ultrassônicos. Processos com certificação CE e ISO 9001.

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