Descomplicando a medição de vazão de gases e vapor · • A medição direta do percentual de metano no biogás é uma funcionalidade única e proporciona o monitoramento da vazão

04/17/2018

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Descomplicando a medição de vazão de gases e vapor

Bom dia!

Slide 1 Diego Soares

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Agenda

• Contexto de medição de gases e vapor

• Características do medidor Coriolis

• Características do medidor ultrassônico

• Características do medidor vortex

• Wet Steam Measurement

• Características do medidor termal

• Free Air Delivery

• Tipos de calibração


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Aspectos importantes para seleção correta do princípio de mediçãoV

ort

exC

ori

oli

sU

ltra

ss.

Ter

mal

Δ P

ress

ão

Robust. UmidadeRangeab. $ inicialInstal. MassaVersat. Sensib.


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Alguns medidores de vazão para gases

ref

mref

V

V

refref

mref

V


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Fator de compressibilidade dos gases

Z < 1 Mais compressível que um gás idealZ = 1 Gás idealZ > 1 Menos compressível que um gás ideal

O fator de compressibilidade dos

gases reais define o desviodo gás ideal quando

submetido a compressão


1

>1

<1

Z

p

T1

T2

T3

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Alguns gases reais

Gás 1 bar a 5 bar a 10 bar a 20 bar a 40 bar a

Ar @ 20 °C 0.9997 0.9986 0.9972 0.9944 0.9889

Ar @ 100 °C 1.0001 1.0007 1.0013 1.0027 1.0053

CO2 @ 20 °C 0.9945 0.9727 0.9453 0.8906 -

CO2 @ 100 °C 0.9978 0.9892 0.9785 0.9570 0.9140

He @ 20 °C 1.0002 1.0012 1.0024 1.0048 1.0096

He @ 100 °C 1.0002 1.0009 1.0019 1.0038 1.0076

Amônia @ 100°C 0.9959 0.9797 0.9593 0.9187 0.8374

Cloro @ 100 °C 0.9939 0.9697 0.9395 0.8789 -

Argônio @ 20 °C 0.9993 0.9966 0.9933 0.9866 0.9731

O fator de compressibilidade é dependente da:▪ Composição do gás▪ Pressão▪ Temperatura


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Qual o volume/massa/volume corrigido?


Para consumidorDo compressorAr de sucção (FAD)

Volume

Temperatura

Pressão

Densidade

Massa

Volume Corr.

100 m3/min

20 °C

1 bara

1.2 kg / m3

120 kg / min

100 Sm3 / min

18.3 m3/min

100 °C

7 bara

6.5 kg / m3

120 kg / min

100 Sm3 / min

14.8 m3/min

20 °C

6.8 bara

8.1 kg / m3

120 kg / min

100 Sm3 / min

Ponto2

Ponto3

Ponto1

Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3

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Volume Corrigido – A importância de conhecer as referências

• Normal conditions (SI) => Nm3/tempo => ISO 1343 => pressão: 1,0132 bar(a)/ temp: 0°C

• Standard conditions (US) => Sm3/tempo => ISO 2533 => pressão: 1,0132 bar(a)/ temp: 15°C


1 m

1 m

P = 1013 mbar

T = 0 °C 1 m

1 m

P = 1013 mbar

T = 15°C

6-8%!!1 Nm3 1 Sm3

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Medidor Coriolis

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Vantagens/desvantagens do Coriolis

• Sem partes móveis que poderiam se desgastar

• Dispensa trecho reto

• Dispensa qualquer condicionamento do perfil de fluxo

• Tolerante a sólidos/líquidos que danificariam uma placa de orifício

• Tolera sobrevelocidade na vazão que danificaria um medidor

mecânico

• Não requer medição externa de pressão/temperatura

• Imune às propriedades do fluido ou mudanças na composição

• Incrustação/Corrosão do tubo pode ser detectada!

• Alta rangeabilidade

• Custo inicial

• Perda de carga (dependendo do sensor)


Fc = -2m . v . w

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Boas práticas para o medidor Coriolis (www.endress.com/applicator)

• Metade da velocidade do som Nunca ultrapassar!

• Velocidade máxima utilizada como “boas práticas” 100m/s

• Gases úmidos Instalação vertical; horizontal com curvatura do sensor para cima


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Algumas aplicações: Gás natural


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GNV


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Medidor ultrassônico

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Vantagens/desvatangens Medidor ultrassônico

• Medição de gases úmidos com medidor últrassônico

• Tecnologia a 2 fios

• Baixíssima perda de carga

• Multiváriavel

• Vazão

• Temperatura

• Concentração de metano

• Ideal para medição de Biogás

• Requerido trecho reto

• Extremas condições de processo


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Medição de metano com Prosonic Flow

• Para calcular o percentual de metano no biogás, o

B200 mede o tempo gasto para a onda ultrassônica

viajar através do gás

• Como a distância do caminho percorrido é conhecida,

a velocidade do som no gás pode ser determinada

com precisão. Como a velocidade do som no gás é

dependente da composição do gás, o B200 pode usar

a velocidade do som para calcular o percentual de

metano do biogás


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Vantagens da medição de metano no biogás

Diego SoaresSlide 17

• A medição direta do percentual de metano no biogás é uma funcionalidade única e proporciona o

monitoramento da vazão de gás e qualidade do gás

• Esta funcionalidade possibilita ao operador da planta de biogás a detecção de destúrbios no processo

para que sejam tomadas ações rápidas e efetivas

• O potencial energético do biogás varia em função da presença de metano em sua composição: quanto

mais metano, mais rico é o biogás.

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Como está a qualidade do vapor da sua planta?


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Diagrama de Mollier


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Medição de título de vapor – Wet Steam measurement

Mais segurança e eficiência para a operação da planta!

• Para evitar golpe de aríete/martelo d´água

• Controle de operação da caldeira

• Monitora performance dos trocadores de calor


../../../../../../../../1Data/public/i05200072/Endress+Hauser/MKT VAZÃO/Vazão_Diego/Vortex/Prowirl 200/videos/Prowirl F 200 The steam specialist legendado português.mp4

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Opções de compensação de pressão e temperatura

• Melhor exatidão na medição de massa/energia (1.5%)

• Tudo em uma única solução!

• Sem intervenção na linha para compensação de pressão

• Melhor linearidade (flat-spec reduzida para Re = 10.000)


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O vortex mais linear do mercado!

Geração anterior10%

10%Re = 20.000

5%

5%Re = 10.000

Re

Re

Acc

ura

cyA

ccu

racy

Nova geração

Re = 20.000


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Recursos Applicator – Vortex (www.endress.com/applicator)

• Mistura de gases

• Wet Steam


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Medidor termal

O especialista na área de Utilidades


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Princípio de medição Termal

• Um termoelemento é aquecido a um diferencial

de temperatura constante do sensor de

temperatura do gás

• O resfriamento gerado pela massa de gás causa

um aumento na potência fornecida ao sensor

para manter o diferencial de temperatura

• A potência fornecida ao sensor aquecido é

proporcional a vazão mássica


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Vantagens/desvantagens do medidor termal

• Simples instalação

• Vazão mássica direta

• Alta rangeabilidade (turndown):

Medição mesmo em baixa vazão

• <2mbar perda de carga

• Individualmente calibrados

• Condensação é um problema

• Extremas condições de processo

• Grandes variações na composição


< 2 mbarTermal DN 50

95 mbarDP DN 50

25 mbarVortex DN 50

45 mbarCoriolis DN 50

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Gas Engine t-mass 65 F/I

• Mistura de até 8 gases

• Biogás (cuidado com condensação), gás natural

• A composição pode ser modificada a qualquer momento, sem necessidade de recalibração

• Compensação de pressão, se necessário


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Qual a influência da variação de pressão em um medidor termal?

• Consta no manual de informação técnica (tanto do t-mass 65, quanto do 150):

• Alternativa: entrada analógica para compensação de pressão


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Free Air Delivery (FAD)

• FAD é a atual quantidade de ar comprimido convertido para as condições de entrada do

compressor. De acordo com a ISO1217 as condições de referência são: 1 bar(a) ; 20°C ; 0% UR.


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Recursos Applicator – Termal (www.endress.com/applicator)

• FAD

• Exatidão nos diferentes tipos de calibração

• Acessórios (Mounting Boss; Hot Tap)


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Aplicação tradicional para medidor termal

Diego SoaresSlide 31

▪ t-mass B 150 com Hot Tap

▪ Ar comprimido

▪ 7 bar

▪ Temp ambiente

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Calibração – meu medidor deve ser calibrado com gás?


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Obrigado!

[email protected]

Slide 33

mailto:[email protected]

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