Como escolher um medidor de vazão de água salina?

Seleção de medidor de vazão para medição de água salina

Na indústria química de salmoura, a medição precisa e confiável da vazão é crucial para o controle de processos e a otimização do uso de recursos. Com o avanço da automação industrial, os medidores de vazão, especialmente os eletromagnéticos (mag flow), tornaram-se dispositivos vitais para a medição de vazão em sistemas de processamento de salmoura. A salmoura proveniente de lagos salgados geralmente apresenta alta condutividade, além de ser altamente corrosiva e propensa à cristalização, o que dificulta a medição da vazão por algumas tecnologias de medidores, como os medidores de turbina (TUF) ou os medidores de deslocamento positivo de ferro fundido. Este artigo aborda a escolha de medidores de vazão para salmoura, com foco nos benefícios dos medidores magnéticos em condições extremas, como temperaturas muito altas ou muito baixas, ambientes corrosivos e altas concentrações de minerais.

Na indústria química de lagos salgados, é necessário um medidor de vazão de água salina.

Visão geral

A indústria química de lagos salgados extrai salmoura e a transforma em minerais úteis como lítio, potássio, boro e magnésio. Essas salmouras são geralmente muito salgadas, muito corrosivas e possuem alta condutividade elétrica (frequentemente superior a 100 mS/cm). Elas também tendem a cristalizar quando fluem. Além disso, muitas plantas de processamento de salmoura operam em locais muito quentes ou muito frios, com temperaturas que variam de -30 °C a 90 °C. Elas também costumam usar ácidos e álcalis fortes em suas linhas de produção. Devido a essas condições adversas, a escolha das ferramentas de medição de vazão adequadas é crucial para garantir que o controle do processo permaneça estável e duradouro.

O medidor de vazão eletromagnético é uma solução perfeita para medições em água salgada.

O medidor de vazão magnético é a melhor maneira de medir a vazão de água salgada.

Os medidores de vazão eletromagnéticos são populares em aplicações químicas em lagos salgados porque conseguem medir com precisão fluidos altamente condutivos e abrasivos sem perda de pressão. Além disso, são medidores de vazão que não sofrem corrosão. São excelentes para medir salmoura, pois são fabricados com materiais resistentes à corrosão, não interferem no funcionamento e são compatíveis com tubulações de plástico ou revestidas. Este artigo discute os principais fatores a serem considerados na seleção de um medidor de vazão para água salgada, incluindo as propriedades do fluido, as condições de instalação e os cenários de aplicação, como dosagem, medição de volume e medição comercial.

Como selecionar medidores de vazão eletromagnéticos para água salgada?

O tamanho do sensor de fluxo de água salgada deve ser o mesmo que o da tubulação.

Seleção do tamanho do medidor de vazão de água salina

A seleção do diâmetro do medidor de vazão eletromagnético não precisa ser necessariamente a mesma que a do diâmetro do sensor, devendo ser baseada na vazão e na velocidade do fluxo. No entanto, como matéria-prima e líquido intermediário para a indústria química de lagos salgados, a água salgada apresenta características de alta viscosidade e baixa vazão (geralmente de 2,0 a 4,0 m/s). Medidores de vazão eletromagnéticos podem ser utilizados em tubulações com diâmetro de sensor igual ao diâmetro da tubulação. Quando a velocidade do fluxo for inferior a 1,0 m/s, um medidor de vazão eletromagnético com diâmetro adequado pode ser selecionado para garantir a precisão da medição e reduzir o investimento. Abaixo, listamos a faixa de vazão da água salgada e o tamanho do sensor do medidor de vazão magnético.

Seleção da vazão e da faixa de vazão

Selecione a faixa de fluxo de água salgada adequada.

A indústria química de lagos salgados utiliza principalmente tubulações de plástico anticorrosivas e, considerando o revestimento dos medidores de vazão de água salgada, a vazão é geralmente controlada em 2 m/s. Para alguns materiais propensos à cristalização (como solução de carbonato de sódio, solução de ingredientes: a cristalização ocorre principalmente com sais complexos de boro e magnésio), medidas são tomadas para aumentar a vazão para 3,0-4,0 m/s. Um aumento na velocidade do fluxo leva a um aumento no ruído do fluxo, o que pode afetar a precisão da medição devido à vibração da tubulação. Nas condições de instalação de medidores de vazão magnéticos, amortecedores devem ser instalados antes e depois. A faixa de medição do medidor de vazão magnético é maior que o valor máximo de vazão esperado, geralmente 1,2 vezes o valor máximo de vazão esperado. A vazão de medição normal é superior a 50% da faixa de medição do instrumento para garantir uma certa precisão de medição.

Seleção de eletrodos e revestimentos

Selecione as linhas e os eletrodos adequados para o medidor de vazão de água salina magnético.

Para fluidos que não produzem cristais, aglomerados ou depósitos que não contaminem o eletrodo, devem ser utilizados eletrodos padrão; caso contrário, devem ser utilizados eletrodos raspadores. Na indústria química de salinas, com exceção do uso de medidores de vazão eletromagnéticos com eletrodo raspador para soluções alcalinas facilmente cristalizáveis, soluções de ingredientes (cristalização de sais complexos de boro e magnésio), soluções de lavagem, etc., medidores de vazão eletromagnéticos com eletrodo padrão são utilizados para as demais aplicações. Devido ao fato de que as tubulações de processo na fábrica são, em sua maioria, feitas de material isolante plástico, se um medidor de vazão eletromagnético de dois eletrodos for selecionado, um anel de aterramento deve ser instalado para garantir a precisão da medição. No entanto, anéis de aterramento comuns são propensos à corrosão, e o uso de anéis de aterramento de titânio ou tântalo resistentes à corrosão é dispendioso. Portanto, um medidor de vazão eletromagnético de três eletrodos é escolhido para garantir a precisão da medição, reduzir custos e facilitar a instalação e a manutenção.

A: Aplicável; B: Disponível, vida útil curta; N: Não pode ser usado; R: Temperatura ambiente; S: Ponto de ebulição; Sat: Saturação;

Seleção de medidor de vazão magnético para tipos de água salgada

Medidor de vazão magnético com visor remoto para água salgada

Os medidores de vazão eletromagnéticos são divididos em dois tipos: com display integrado e com display remoto. No inverno, a temperatura mais baixa pode chegar a -30 °C, e muitos medidores de vazão eletromagnéticos são usados em ambientes externos. A umidade ambiental nos processos de separação de magnésio e lítio, filtração sob pressão e lavagem na produção de sistemas de lítio e boro é relativamente alta. A temperatura em processos como refino, evaporação e conversão pode chegar a 90 °C. Portanto, para condições de trabalho como alta umidade, baixa temperatura, fluidos em alta temperatura e fontes de vibração, recomenda-se a escolha de um medidor de vazão com display remoto para evitar a influência sobre os componentes de medição, garantir a precisão da medição e prolongar a vida útil do medidor. No entanto, é importante observar que o cabo de sinal entre o sensor e o transmissor do medidor de vazão eletromagnético não deve ser muito longo e deve-se utilizar o cabo específico fornecido pelo fabricante.

Isso afetará a precisão da medição. Para as demais condições de operação, um projeto integrado é mais adequado.

Seleção de pressão e temperatura

A pressão de trabalho real da água salgada na tubulação deve ser inferior à pressão de trabalho nominal do medidor de vazão de salmoura . Deve-se atentar para a possibilidade de pressão negativa na tubulação, como durante o processo de evaporação, onde a pressão negativa pode atingir -60 kPa. Essas condições de trabalho devem ser comunicadas à equipe técnica do fabricante do medidor de vazão de água salgada no momento do pedido, e requisitos rigorosos devem ser estabelecidos para o material de revestimento. A temperatura real deve atender aos requisitos de temperatura especificados pelo medidor de vazão.

Seleção da fonte de alimentação

Ao selecionar o medidor de vazão de salmoura, deve-se determinar se a fonte de alimentação é de 220 V ou 24 V CC.

A seleção da fonte de alimentação para medidores de vazão eletromagnéticos deve ser baseada no próprio medidor e no ambiente de operação. Se permitido no local, os princípios de fornecimento de energia conveniente, segurança e facilidade de manutenção devem ser seguidos. Como uma empresa química de extração de sal, onde mais de 90% das matérias-primas e etapas do processo estão na fase líquida, e durante a operação a umidade dentro da oficina é relativamente alta, não há geração de gases combustíveis, o uso de uma fonte de alimentação de 24 VCC é mais seguro. Em ambientes externos e secos, recomenda-se uma fonte de alimentação de 220 VCA, que é mais fácil de instalar, manter e reduzir custos. Em algumas situações com risco de explosão, como em medidores de vazão usados em salas de caldeiras a gás, a escolha de medidores de vazão eletromagnéticos alimentados por bateria é ideal.

Seleção do nível de proteção para medidor de vazão de salmoura

Nível de proteção IP67 ou IP65 necessário para o medidor de vazão de água salina

O nível de proteção do medidor de vazão eletromagnético deve ser selecionado de acordo com a situação real. O sensor deve ser instalado abaixo do solo e, em casos de submersão frequente em água, deve-se optar pelo grau de proteção IP68. Para sensores instalados acima do solo, recomenda-se o uso de IP65 ou IP67. Em qualquer caso, a parte de exibição do medidor de vazão eletromagnético não pode ser exposta à água, pois isso pode danificá-lo. Em uma empresa de produtos químicos derivados de sal, onde a umidade no galpão é alta durante a produção, o medidor de vazão eletromagnético com IP65 (IP65 é um tipo resistente a jatos d'água; a carcaça do sensor do medidor de vazão eletromagnético permite que a torneira pulverize água de qualquer direção, com pressão de 30 kPa, vazão de 12,5 L/s e alcance de 3 metros) atende plenamente aos requisitos para medições em campo.

Seleção da conexão do processo de água salgada

A conexão por flange é preferível para medições em água salgada.

Os medidores de vazão eletromagnéticos possuem conexões roscadas, flangeadas, de fixação por abraçadeira, etc. Os medidores de vazão eletromagnéticos com conexão flangeada são geralmente utilizados na indústria química de lagos salgados. Na seleção, é necessário compatibilizar a pressão e as normas de engenharia da flange com o processo.

Qual o preço de um medidor de vazão magnético para água salina?

Os medidores de vazão magnéticos são comumente usados para água do mar/água salgada com diâmetros que variam de DN10 a DN300. O preço para DN50-150 é de aproximadamente USD 400-1000.

Materiais de revestimento como PTFE/PFA/F46 possuem resistência superior ao sal, enquanto materiais de eletrodo como o titânio são recomendados para prevenir a corrosão. A carcaça do medidor magnético pode ser feita de aço carbono, aço inoxidável 304 ou 316, sendo o 316 mais resistente à corrosão por íons cloreto, porém ligeiramente mais caro.

Em termos de função de comunicação, o modelo básico suporta 4-20mA/RS485/pulso; a atualização do modelo para suportar os protocolos HART e Profibus DP/PA aumentará o preço em aproximadamente 20-40%.

A classificação de pressão geralmente se aplica a redes de tubulações industriais com pressões que variam de 1,0 a 2,5 MPa (PN10 a PN25) ou até mesmo superiores, como PN40 ou PN64. Se for necessário um ambiente de alta pressão (PN40 ou PN64), o custo também aumentará.

Em geral, o preço de um medidor de vazão para água salgada padrão, com diâmetro interno de DN50, revestimento em PTFE, eletrodo em aço inoxidável 316, carcaça em aço inoxidável 304, protocolo 4-20mA+HART e grau de proteção PN16, é de aproximadamente USD 800-900; se for atualizado para carcaça em aço inoxidável 316, protocolo Profibus ou nível de pressão mais alto, o preço pode chegar a USD 1000-1200 ou mais.

Conclusão

Com a maturidade da indústria nacional de instrumentos de medição de vazão, empresas químicas de lagos salgados, como as de carbonato de lítio, ácido bórico e fertilizantes potássicos, também se integrarão ao mercado interno. Os medidores de vazão eletromagnéticos, como importantes instrumentos de medição de vazão industrial, desempenham um papel fundamental no controle de sistemas de controle distribuído (DCS). A seleção criteriosa e adequada é crucial para fornecer dados de medição precisos às empresas, reduzir custos de mão de obra e aumentar a eficiência da produção.