Princípio de funcionamento do medidor de vazão de engrenagem oval

Medir com precisão a vazão de líquidos é uma tarefa crucial nas áreas de dinâmica de fluidos e controle de processos industriais. Dentre as diversas tecnologias disponíveis no mercado, o medidor de vazão de engrenagem oval é uma opção particularmente robusta, precisa e confiável, especialmente para aplicações complexas com fluidos viscosos. Seu princípio de funcionamento, como um medidor de vazão de Deslocamento Positivo (DP), é elegante em sua simplicidade mecânica, mas potente em seu desempenho.

Este artigo completo explora a construção do medidor de vazão de engrenagem oval , o mecanismo que converte movimento mecânico em dados precisos, seus principais benefícios e seus usos industriais mais populares.

O que é um medidor de vazão de deslocamento positivo?

Antes de explorar as especificidades do projeto da engrenagem oval, é essencial entender a qual categoria ela pertence. Medidores de vazão de deslocamento positivo são instrumentos volumétricos que medem a vazão capturando repetidamente um volume fixo e conhecido de fluido e passando-o da entrada para a saída. O volume total de fluido passado é a soma dessas parcelas discretas.

Ao contrário dos medidores inferenciais que derivam a vazão da velocidade (como medidores de vazão de turbina ou medidores de vazão de vórtice), os medidores PD medem diretamente o volume. Essa diferença fundamental é a razão pela qual eles se destacam em precisão e são frequentemente menos afetados pelas propriedades do fluido, como viscosidade e densidade. O medidor de engrenagem oval é um dos modelos mais populares e eficazes da família PD.

Princípio de funcionamento: um batimento cardíaco mecânico

O "coração" do medidor de vazão de engrenagem oval consiste em duas engrenagens ovais (também chamadas de rotores) precisamente usinadas e interligadas, instaladas em uma câmara de medição com tolerâncias precisas. A operação é um ciclo contínuo de quatro etapas que garante um processo de medição suave e ininterrupto.

Aqui está uma análise passo a passo de como isso funciona:

Etapa 1: Entrada de fluido e aprisionamento inicial

À medida que o líquido entra na entrada do medidor, a força do fluido que flui cria um diferencial de pressão que atua sobre as engrenagens. Essa pressão faz com que a primeira engrenagem oval gire. À medida que gira, um pequeno volume de líquido, precisamente conhecido, fica preso no espaço em forma de crescente entre a borda externa da engrenagem e a parede interna da câmara de medição.

Etapa 2: Rotação e Transferência

A primeira engrenagem, agora em movimento, aciona a segunda engrenagem. À medida que a primeira engrenagem continua sua rotação, ela passa pela porta de entrada, vedando-a momentaneamente, e começa a varrer a parcela de fluido retida em direção à porta de saída do medidor.

Etapa 3: Captura simultânea pela segunda marcha

Enquanto a primeira engrenagem descarrega seu fluido, a segunda engrenagem realiza simultaneamente a mesma ação de aprisionamento no lado oposto da câmara. Ela aprisiona um volume fixo e idêntico de fluido em seu próprio espaço em forma de crescente, garantindo a continuidade do processo de medição.

Etapa 4: Descarga e repetição do ciclo

A segunda engrenagem então gira e descarrega o volume de fluido retido, enquanto a primeira inicia um novo ciclo de retenção. Esse movimento sincronizado e entrelaçado das duas engrenagens ovais garante que haja sempre uma vedação de fluido entre as portas de entrada e saída, impedindo que qualquer líquido não medido escape do sistema. O processo se repete perfeitamente, criando uma medição de vazão suave e contínua.

Para cada rotação completa de 360 graus do par de engrenagens, um volume específico e fixo de líquido é deslocado. Como esse volume é conhecido e constante, a vazão volumétrica total do medidor é simplesmente a soma desses volumes discretos. A vazão é, portanto, direta e linearmente proporcional à velocidade de rotação das engrenagens.

Do movimento mecânico aos dados digitais

Embora o princípio mecânico seja simples, esse movimento deve ser convertido em um sinal eletrônico utilizável por sistemas de controle modernos. Isso é feito por meio de um sofisticado sistema de sensor e transmissor.

Embutidos em uma ou ambas as engrenagens ovais, encontram-se ímãs permanentes potentes. Um sensor, normalmente um sensor de efeito Hall ou um interruptor Reed, é montado na parte externa do corpo do medidor, próximo às engrenagens rotativas.

À medida que as engrenagens giram, os ímãs incorporados passam pelo sensor. Cada vez que um ímã passa, ele gera um pulso elétrico. O design garante que um número preciso de pulsos seja gerado a cada rotação completa do par de engrenagens.

Um transmissor ou visor microprocessado realiza a etapa final. Ele conta esses pulsos de alta resolução em um intervalo de tempo específico. Ao saber o volume exato deslocado por pulso, o instrumento pode calcular com precisão:

Taxa de fluxo: O volume de líquido que passa pelo medidor por unidade de tempo (por exemplo, litros por minuto ou m3/h).
Volume totalizado: uma contagem cumulativa do volume total de líquido que passou pelo medidor desde a última reinicialização.

Principais vantagens do medidor de vazão de engrenagem oval

O princípio de funcionamento exclusivo do medidor de engrenagem oval oferece diversas vantagens significativas:

* Alta Precisão e Repetibilidade: Frequentemente atingindo uma precisão de ±0,5% ou superior, estão entre os medidores mais precisos do mercado. Excelente repetibilidade é garantida pela sua natureza de deslocamento positivo.

* Ideal para fluidos viscosos: este é sem dúvida o seu maior ponto forte. Ao contrário de muitas outras tecnologias (como medidores de vazão TUF ou medidores de vazão de vórtice) que falham com líquidos espessos, os medidores de engrenagens ovais podem medir com precisão óleos, combustíveis, graxas, resinas e xaropes com facilidade.




* Insensibilidade ao perfil de fluxo: eles não exigem tubulações retas a montante ou a jusante, o que os torna fáceis de instalar em espaços apertados onde outros medidores de fluxo seriam inadequados.

* Excelente medição de baixa vazão: eles podem manter alta precisão mesmo em vazões muito baixas.

* Não requer energia (para medidor de vazão de engrenagem oval do tipo mecânico): Modelos simples podem ser equipados com um registro e visor puramente mecânicos, tornando-os perfeitos para locais remotos ou perigosos onde não há energia disponível.

Aplicações e indústrias comuns

A versatilidade e a robustez dos medidores de vazão de engrenagem oval os tornam a escolha preferida em vários setores:

* Combustível e Óleo: Distribuição de gasolina, diesel e querosene; monitoramento do consumo de combustível de caldeiras e geradores; medição de óleos lubrificantes.

* Produtos químicos: Dosagem e injeção precisas de aditivos, catalisadores e polímeros.
* Alimentos e bebidas: medição de ingredientes viscosos, como xaropes, chocolate e óleos vegetais.
* Celulose e Papel: Manuseio de aditivos químicos e revestimentos.
* Transferência de Custódia: Medição de alta precisão para faturamento e controle de estoque de líquidos valiosos.

Limitações a considerar

Embora incrivelmente eficazes, os medidores de engrenagens ovais apresentam duas limitações principais. Primeiro, eles são destinados apenas a líquidos limpos. Partículas abrasivas ou sólidos podem causar desgaste e danos às engrenagens usinadas com precisão, comprometendo a precisão. Uma filtragem adequada costuma ser um pré-requisito. Segundo, eles apresentam uma queda de pressão maior em comparação com medidores não intrusivos, como os magnéticos ou ultrassônicos.

Conclusão

A operação do medidor de vazão com engrenagem oval é a prova da força da engenharia mecânica criativa. Seus rotores interligados permitem a medição direta de volumes discretos de fluido, oferecendo um nível de precisão e confiabilidade inigualável, especialmente para líquidos difíceis e viscosos. Seu design simples e robusto oferece excelente valor e confiabilidade em aplicações cruciais de medição de vazão, garantindo uma longa vida útil com pouca manutenção. O medidor de vazão com engrenagem oval continua sendo a melhor escolha para qualquer processo que exija precisão, confiabilidade e adaptabilidade.

O vídeo abaixo mostra claramente como funciona o medidor de vazão de engrenagem oval