Compartilhamento de caso: Medidor de vazão tipo vórtice para ar comprimido em tubo de 6 polegadas

Medidor de vazão tipo vórtice para ar comprimido em tubulação de 6": dimensionamento, CFM vs SCFM e um estudo de caso na América do Norte.

Resposta rápida

Para ar comprimido em um tubo de aço de 6" (DN150) com vazão de 300 a 900 CFM a 8 bar e 15 a 30 °C, um medidor de vazão tipo vórtice DN150 com compensação de pressão e temperatura integrada é a escolha ideal. Sempre confirme se a sua meta de vazão é em CFM (condições reais de operação) ou SCFM (condições padrão) antes de dimensionar. Os medidores de vazão tipo vórtice da série STLU da Silver Instruments atendem a essa faixa e podem apresentar leitura direta em CFM com saída RS-485 Modbus ou HART de 4-20 mA.

O trabalho: linha de ar comprimido de 6 polegadas, América do Norte

 No início deste ano, um integrador de sistemas de ar comprimido da América do Norte nos procurou com um briefing claro. Eles precisavam de um medidor de vazão tipo vórtice para um tubo de aço de 6 polegadas transportando ar comprimido. A faixa de vazão era de 300 a 900 CFM. A pressão de operação permanecia abaixo de 120 psi (8,2 bar). A temperatura ambiente e do processo ficava entre 15 e 30 °C. A leitura no visor tinha que ser em CFM, não em m³/h. O medidor de ar comprimido também precisava se comunicar com o CLP deles via RS-485 Modbus, e o indicador precisava ficar a 15 m do tubo, pois o local de instalação era de difícil visualização na altura dos olhos.

Nenhum desses requisitos é incomum. Mas cada um deles altera o código do modelo. Portanto, antes de cotarmos um único SKU, entramos em contato por e-mail para confirmar duas informações: a unidade (CFM ou SCFM) e a vazão máxima real.

CFM vs SCFM: por que essa pergunta vem primeiro?

A maioria dos engenheiros de fábrica sabe a diferença. Algumas equipes de compras, não. Os números parecem semelhantes no papel, mas descrevem duas coisas muito diferentes.

CFM (Pés cúbicos por minuto) é a vazão volumétrica nas condições de operação. Portanto, a 8 bar e 25 °C, 1 CFM de ar comprimido corresponde a um pé cúbico do gás comprimido propriamente dito, e não ao seu equivalente expandido.

SCFM (Standard Cubic Feet per Minute - Pés Cúbicos Padrão por Minuto) refere-se ao mesmo gás em condições padrão, geralmente 1 atm e 20 °C (algumas normas usam 0 °C ou 15 °C, o que gera confusão). A 8 bar de pressão manométrica, 900 SCFM correspondem a aproximadamente 100 CFM de vazão real, pois o gás foi comprimido cerca de 9 vezes.

Se você dimensionar um medidor para "900 CFM", mas o cliente na verdade queria dizer "900 SCFM", o medidor ficará de 8 a 9 vezes superdimensionado e as leituras de baixa vazão ficarão abaixo do limite inferior de velocidade do sensor de vórtice. Esse medidor indicará zero metade do tempo. Já vimos isso acontecer em instalações de clientes diversas vezes, por isso sempre perguntamos primeiro.

Neste caso, o cliente confirmou o CFM nas condições de operação. Isso resolve o problema do dimensionamento.

Por que DN150 (6") e não um medidor menor?

A tubulação já tinha 6 polegadas. O cliente perguntou se seria possível reduzir para DN100 (4 polegadas) com um redutor para obter maior velocidade e melhor controle da vazão. Desaconselhamos essa opção para ar comprimido nessa aplicação.

Eis o raciocínio. Os medidores de vórtice funcionam desprendendo vórtices de Karman de um corpo rombudo. A frequência do vórtice é linear com a velocidade do fluxo, mas apenas acima de uma velocidade mínima. Para gases, esse limite inferior geralmente fica em torno de 4 a 5 m/s. Abaixo disso, não há vórtice estável, nem sinal. Acima do limite superior (tipicamente de 60 a 70 m/s para gases), ocorre ruído semelhante à cavitação e a precisão diminui.

A 8 bar e DN150, 300 CFM de ar comprimido situam-se confortavelmente dentro da faixa linear de um sensor de vórtice DN150. Aumentar para DN100 levaria o limite superior da medição muito próximo do limite máximo de velocidade, podendo danificar o medidor durante a sobrepressão do compressor. Manter o medidor no tamanho da tubulação também evitou soldar um redutor em uma tubulação de aço com classificação de pressão, o que, em uma instalação nos EUA, implicaria em documentação adicional de acordo com as normas ASME.

A configuração que enviamos

Após duas trocas de e-mails para confirmar a faixa de vazão e as unidades de medida, o cliente encomendou uma unidade com este código de modelo:

STLU-G-1-3-15-D-1-5-1-D1-N-1-0-BPT-M0

Em resumo:

• STLU: Medidor de vazão por vórtice da Silver Automation Instruments

• G: Tipo de vórtice de Karman isolado (isolado por gás)

· 1: Conexão de processo flangeada

· 3: O fluido é um gás (ar comprimido)

• 15: DN150 / 6”, faixa de vazão de 190 a 3800 m³/h (abrange a vazão do cliente de 300 a 900 CFM com margem)

• D: Com indicador digital

• 1: Alimentação de 24 V CC

• 5: Saída Modbus RS-485

· 1: Temperatura padrão de -40 a 250 °C

• D1: Flange DIN PN16 (em conformidade com o padrão do local)

• N: Não à prova de explosão (linha de ar comprimido, sem Zona 1 ao redor)

• 1: Visor remoto, cabo de 15 m

• 0: Caixa IP65

• BPT: Compensação integrada de pressão e temperatura (fundamental para ar comprimido, pois a densidade do ar comprimido varia com a pressão e a temperatura da linha)

• M0: Peças em contato com fluido em aço inoxidável 304

A opção BPT é importante. O ar comprimido não tem densidade fixa. Se a pressão da linha variar de 6 bar a 9 bar durante o dia, a vazão mássica também variará. A compensação de pressão e temperatura integrada calcula a vazão mássica em tempo real e a exibe como volume padrão, para que o operador veja um valor de CFM consistente no indicador.

Instalação e feedback

Envie-nos seus números

Se você possui uma linha de ar comprimido e precisa de um orçamento para um medidor de vórtice, envie-nos uma mensagem:

• Diâmetro do tubo (polegadas ou DN)

• Vazão máxima e mínima, com a unidade claramente indicada (CFM, SCFM, m³/h ou Nm³/h)

• Pressão de operação (bar ou psi)

• Temperatura de operação (°C ou °F)

• Sinal de saída necessário (4-20 mA, Modbus, HART)

• Fonte de alimentação (24 V CC ou 220 V CA)

• Classificação da área perigosa, se houver (Zona ATEX, IECEx ou nenhuma)

Entraremos em contato com o código do modelo, o preço e o custo de envio DDP para o seu país, geralmente dentro de um dia útil. Consulte nossa linha de medidores de vazão tipo vórtice STLU para ver todas as opções de configuração.