Medidor de vazão compacto para sistemas de dosagem de DEF

Fundo

Um fabricante de equipamentos de dosagem de DEF (Fluido de Escape Diesel) em Ontário, Canadá, contatou a Silver Automation Instruments para obter um pequeno medidor de vazão. Para monitorar a taxa de dosagem em um sistema SCR (redução catalítica seletiva), o engenheiro deles tinha uma ficha técnica bem detalhada, o que agilizou o processo de seleção.

O DEF, também comercializado como AUS32, é uma solução aquosa de ureia a 32,5% usada para reduzir as emissões de NOx no pós-tratamento de gases de escape de motores a diesel. Ele não é agressivo como um ácido, mas é corrosivo para diversos metais comuns. Esse fato, por si só, influencia a maioria das decisões sobre os materiais utilizados em um medidor de vazão de DEF, mais do que a própria vazão.

Requisitos do cliente

A solicitação veio acompanhada de uma lista completa de requisitos, que reproduzimos abaixo sem os dados de contato do cliente.

Por que um medidor de vazão de engrenagem oval para baixa vazão?

Medidor de vazão de engrenagem oval pequena para dosagem de DEF

Com vazões de 2,0 L/min ou menos, a maioria das tecnologias de medição de vazão deixa de funcionar adequadamente. Medidores eletromagnéticos necessitam de uma velocidade mínima e de um fluido condutor; o DEF (Diesel Exhaust Fluid) é suficientemente condutor, mas um medidor magnético DN15 a 2 L/min praticamente não gera sinal. Medidores de vórtice precisam de turbulência, que uma vazão tão pequena não produz. Medidores de Coriolis podem gerar turbulência, mas o preço aumenta consideravelmente para uma aplicação tão leve, e uma medição completa de vazão mássica exige mais do que um sistema de dosagem normalmente necessita.

Um medidor de deslocamento positivo (engrenagem oval) é projetado exatamente para essa faixa de medição. O medidor de líquidos de baixa vazão da série LC-M mede até 0,5 ml/min com precisão de ± 0,5% da escala completa, de modo que um ponto de operação de 2,0 L/min se situa confortavelmente dentro de sua faixa de trabalho, em vez de em seu limite.

Seleção do modelo: LC-M9-SS

Dois modelos da linha LC-M poderiam, tecnicamente, cobrir 2,0 L/min. O LC-M6 atinge um máximo de 100 L/h, o que corresponde a 1,67 L/min, muito próximo do máximo especificado pelo cliente, sem margem de segurança. O LC-M9 cobre de 6 a 600 L/h, ou aproximadamente de 0,1 a 10 L/min, o que coloca 2,0 L/min bem dentro da faixa, e não próximo ao limite máximo.

Recomendamos o LC-M9-SS, a versão totalmente em aço inoxidável, em vez do LC-M9-AL com corpo em alumínio. O fato é que o DEF ataca ligas de alumínio, zinco e cobre com o tempo, formando depósitos e eventualmente corroendo o metal. Um corpo e um conjunto de engrenagens em aço inoxidável evitam completamente esse problema, e é por isso que orientamos o cliente a optar por peças em contato com o fluido totalmente em aço inoxidável 316L em vez das opções com engrenagens em alumínio e PPS.

Quando o produto padrão não corresponde ao pedido.

Uma boa venda técnica significa dizer o que não se encaixa, não apenas o que se encaixa. Três pontos exigiam uma resposta direta em vez de uma solução paliativa.

• Conexão do processo: o LC-M9 é fornecido com uma rosca G1/4" BSPP, e não 1/4" NPT. Um cliente que deseje uma conexão NPT precisa de um adaptador BSPP para NPT ou de uma conexão usinada sob medida. Solicitamos ao cliente que confirme qual opção é mais adequada para o projeto de sua plataforma antes de fazer o pedido.
• Material de vedação: O EPDM não consta na ficha técnica padrão do LC-M. O composto de vedação precisa ser confirmado diretamente por nossa equipe de engenharia, considerando a concentração exata de DEF e a temperatura de operação, antes de poder ser incluído em um orçamento.
• Componentes internos em PVDF, PEEK ou cerâmica: as opções padrão para os componentes internos em contato com o fluido na linha LC-M são aço inoxidável 316L ou PPS. Neste modelo, os rotores não são de PVDF, PEEK ou cerâmica. Para esta aplicação, as engrenagens em aço inoxidável 316L já lidam bem com o DEF (fluido de arrefecimento diesel), portanto, isso não impediu a venda, mas fomos diretos com o cliente, deixando claro que não estávamos simplesmente reescrevendo as especificações fornecidas por ele.

Também não possuímos certificação CE para a série LC-M. A compatibilidade com DEF aqui se baseia na prática consolidada da indústria de usar aço inoxidável 316L e PPS em serviço AUS32, e não em um certificado formal. Clientes que utilizam sistemas de pós-tratamento certificados devem confirmar essa compatibilidade de acordo com seus próprios requisitos de qualificação.

Configuração recomendada

Com base nos requisitos, a configuração abaixo atende à aplicação. O código do modelo segue a configuração padrão da Silver Instruments: série e carcaça, material da engrenagem, classe de pressão, classe de temperatura, código à prova de explosão e opções.

Notas de aplicação para dosagem de DEF

Os circuitos de dosagem de DEF geralmente operam com baixa vazão e exigem alta precisão, pois dosar pouca ureia resulta em tratamento insuficiente de NOx, enquanto dosar em excesso desperdiça fluido e pode deixar depósitos a jusante. O sinal de pulso de um medidor de engrenagem oval alimenta diretamente um CLP ou controlador de dosagem como um sinal totalizado ou de taxa, razão pela qual a combinação Modbus RTU e 4-20 mA funcionou bem para esta aplicação. Observamos essa combinação em sistemas de pós-tratamento de emissões na América do Norte e na Europa, não apenas para DEF, mas também para dosagem de amônia em sistemas SCR industriais.

Um ponto prático importante a destacar para quem estiver especificando um sistema semelhante: o DEF cristaliza abaixo de aproximadamente -11°C e se degrada acima de cerca de 30°C após exposição prolongada. A classificação de -40°C a 80°C do LC-M9 cobre confortavelmente ambas as faixas de temperatura, mas ainda vale a pena considerar o uso de trilhas de aquecimento ou uma estrutura isolada caso o skid fique exposto ao inverno canadense.

Perguntas frequentes