Compreendendo o princípio de funcionamento dos medidores de vazão Vortex

Medidores de vazão de vórtice são uma tecnologia amplamente utilizada para medir vazões de líquidos, gases e vapor em diversos processos industriais. Eles operam com base no princípio do efeito von Kármán, que envolve a formação de vórtices alternados quando um fluido passa por um corpo esburacado. Compreender o princípio de funcionamento dos medidores de vazão de vórtice é essencial para qualquer pessoa envolvida em medição e controle de processos. Neste artigo, exploraremos o princípio de funcionamento dos medidores de vazão de vórtice em detalhes, incluindo suas vantagens, limitações e aplicações.

O Efeito von Kármán e a eliminação de vórtices

O efeito von Kármán é um fenômeno bem conhecido na dinâmica de fluidos, onde vórtices alternados são formados atrás de um corpo escarpado no caminho de um fluido em fluxo. Quando um fluido flui por um corpo escarpado, como um cilindro ou um prisma triangular, ele cria uma série de vórtices ou padrões de turbulência em seu rastro. Esse fenômeno é conhecido como desprendimento de vórtices. A frequência do desprendimento de vórtices é diretamente proporcional à velocidade do fluxo do fluido. Os medidores de vazão de vórtice utilizam esse princípio para medir a vazão, detectando e contando os vórtices lançados por um corpo escarpado inserido no fluxo de fluido.

Em um medidor de vazão de vórtice, um corpo esférico, chamado barra de desprendimento, é posicionado perpendicularmente ao caminho do fluxo. À medida que o fluido flui pela barra de desprendimento, ele cria vórtices alternadamente em cada lado, que são então detectados por um sensor. O sensor detecta os vórtices e converte o sinal em uma medição de vazão. A frequência dos vórtices é diretamente proporcional à velocidade do fluxo, permitindo que o medidor de vazão de vórtice meça a vazão com precisão.

Como funcionam os medidores de vazão Vortex

Os medidores de vazão de vórtice funcionam com base no princípio de detecção de vórtices lançados por um corpo esburacado no fluxo de fluido. A barra de lançamento inserida no caminho do fluxo gera vórtices que são detectados por um sensor, normalmente um cristal piezoelétrico ou um sensor de pressão. Quando um vórtice passa pelo sensor, ele cria um pulso de pressão, que é detectado e convertido em um sinal elétrico. A frequência do sinal elétrico corresponde à velocidade do fluxo do fluido, permitindo que o medidor de vazão de vórtice meça a vazão.

A precisão dos medidores de vazão tipo vórtice depende da capacidade de detectar e contar os vórtices com precisão. O sensor deve ser sensível o suficiente para detectar os pulsos de pressão criados pelos vórtices, e a eletrônica de processamento de sinal deve contar os vórtices com precisão e converter a frequência em uma medição de vazão. Os medidores de vazão tipo vórtice podem medir a vazão de diversos fluidos, incluindo líquidos, gases e vapor, tornando-os versáteis para uma ampla gama de aplicações industriais.

Uma das principais vantagens dos medidores de vazão tipo vórtice é sua capacidade de medir vazões com precisão e confiabilidade, mesmo em condições ambientais adversas. Eles não são afetados por mudanças de temperatura, pressão ou viscosidade, tornando-os adequados para processos industriais exigentes. No entanto, os medidores de vazão tipo vórtice apresentam algumas limitações, como a necessidade de um comprimento mínimo de tubulação reta a montante e a jusante para medições precisas. Além disso, eles podem não ser adequados para aplicações de baixa vazão devido à frequência mínima detectável do vórtice.

Vantagens dos medidores de vazão Vortex

Os medidores de vazão tipo vórtice oferecem diversas vantagens em relação a outras tecnologias de medição de vazão, tornando-os uma escolha popular para aplicações industriais. Algumas das principais vantagens dos medidores de vazão tipo vórtice incluem:

1. Ampla gama de aplicações: Os medidores de vazão Vortex podem medir a vazão de líquidos, gases e vapor, tornando-os versáteis para diversos processos industriais. São adequados para aplicações como tratamento de água e efluentes, processamento químico, produção de petróleo e gás e geração de energia.

2. Alta precisão e repetibilidade: os medidores de vazão Vortex podem fornecer medições de vazão precisas e repetíveis, tornando-os adequados para controle e monitoramento de processos.

3. Baixa necessidade de manutenção: os medidores de vazão Vortex não têm partes móveis e não exigem calibração frequente, resultando em baixa necessidade de manutenção e tempo de inatividade reduzido.

4. Resistência a ambientes agressivos: os medidores de vazão Vortex são resistentes a mudanças de temperatura, pressão e viscosidade, tornando-os adequados para ambientes industriais agressivos.

5. Capacidades de comunicação digital: Os medidores de vazão de vórtice modernos são equipados com protocolos de comunicação digital, permitindo fácil integração com sistemas de controle de processo e aquisição de dados.

Limitações dos medidores de vazão Vortex

Embora os medidores de vazão tipo vórtice ofereçam diversas vantagens, eles também apresentam algumas limitações que devem ser consideradas ao selecionar uma tecnologia de medição de vazão. Algumas das principais limitações dos medidores de vazão tipo vórtice incluem:

1. Requisitos mínimos de vazão: Medidores de vazão tipo vórtice podem não ser adequados para aplicações de baixa vazão devido à frequência mínima detectável do vórtice. Eles exigem uma determinada velocidade de vazão para gerar vórtices e obter medições precisas.

2. Requisitos de tubulação reta a montante e a jusante: Os medidores de vazão Vortex exigem um comprimento mínimo de tubulação reta a montante e a jusante do ponto de instalação para garantir fluxo laminar e medições precisas.

3. Sensibilidade a vibrações externas: Os medidores de vazão Vortex podem ser sensíveis a vibrações externas, o que pode afetar a precisão das medições de vazão. Instalação adequada e medidas de isolamento de vibração são necessárias para mitigar esse problema.

4. Taxa de redução limitada: os medidores de vazão Vortex têm uma taxa de redução limitada, o que pode restringir sua adequação para aplicações com grandes variações nas taxas de vazão.

5. Custo: Os medidores de vazão Vortex podem ter custos iniciais mais altos em comparação a algumas outras tecnologias de medição de vazão, embora seus baixos requisitos de manutenção possam compensar o investimento inicial ao longo do tempo.

Aplicações de medidores de vazão Vortex

Os medidores de vazão tipo vórtice são amplamente utilizados em diversas aplicações industriais devido à sua versatilidade, precisão e confiabilidade. Algumas aplicações comuns de medidores de vazão tipo vórtice incluem:

1. Tratamento de água e esgoto: Os medidores de vazão Vortex são usados ​​para medir o fluxo de água e esgoto em estações de tratamento e sistemas de distribuição. São adequados para aplicações como monitoramento de vazão, dosagem de produtos químicos e detecção de vazamentos.

2. Processamento químico: Medidores de vazão tipo Vortex são utilizados em plantas de processamento químico para medir o fluxo de diversas substâncias químicas, incluindo líquidos corrosivos e abrasivos. São adequados para aplicações como dosagem, mistura e gerenciamento de estoque.

3. Produção de petróleo e gás: Os medidores de vazão Vortex são utilizados na indústria de petróleo e gás para medir o fluxo de petróleo bruto, gás natural e produtos refinados. São adequados para aplicações como transferência de custódia, monitoramento de produção e relatórios de emissões.

4. Geração de energia: Medidores de vazão Vortex são utilizados em usinas de energia para medir o fluxo de vapor e água de resfriamento. São adequados para aplicações como medição de água de alimentação de caldeiras, retorno de condensado e monitoramento do consumo de combustível.

5. Sistemas HVAC: Os medidores de vazão Vortex são usados ​​em sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) para medir o fluxo de água gelada, água quente e ar. São adequados para aplicações como gerenciamento de energia, automação predial e cobrança de inquilinos.

Em resumo, os medidores de vazão tipo vórtice são uma tecnologia confiável e precisa para medir vazões de líquidos, gases e vapor em diversos processos industriais. Eles operam com base no princípio de desprendimento de vórtices, no qual vórtices são criados atrás de um corpo escarpado no fluxo de fluido. Os medidores de vazão tipo vórtice oferecem vantagens como ampla faixa de aplicação, alta precisão, baixa necessidade de manutenção e resistência a ambientes agressivos. No entanto, eles também apresentam limitações, como requisitos mínimos de vazão, requisitos de tubulação reta a montante e a jusante e sensibilidade a vibrações externas. Compreender o princípio de funcionamento dos medidores de vazão tipo vórtice e suas vantagens, limitações e aplicações é essencial para selecionar a tecnologia de medição de vazão correta para processos industriais.