Que medidor de vazão escolher?

Há diversos tipos de medidores de vazão, variando as tecnologias de medição, que, por sua vez, se baseiam em diferentes fenómenos físicos. A maioria destas tecnologias mede a vazão volumétrica, ou seja, o volume de fluido que passa através de uma secção específica de uma tubagem num dado intervalo de tempo. No entanto, há outras tecnologias que medem a vazão de massa, ou vazão mássica, isto é, a massa de fluido que passa por uma secção específica de uma tubagem num dado intervalo de tempo. Quando se conhece as características do fluido (massa volúmica, etc.), pode‑se calcular a vazão volumétrica a partir da vazão de massa e vice-versa. Contudo, é preferível determinar primeiro se precisa de informação sobre o volume ou sobre a massa do fluido, e então escolher uma tecnologia que permita realizar diretamente o tipo de medição pretendido.

As características do fluido são outro fator importante na escolha da tecnologia do medidor de vazão. No quadro seguinte, estão indicados os fluidos que são compatíveis com cada tipo de medidor de vazão.

A montagem do medidor de vazão é também importante e deve levar em conta as características da instalação. Numa rede de tubagens, elementos como curvas, válvulas, etc. perturbam o escoamento do fluido e algumas tecnologias de medição são sensíveis a este tipo de perturbações. A fim de evitar erros de medição, os caudalímetros devem ser instalados tendo a montante um troço reto de tubagem com um determinado comprimento. Este comprimento vai variar consoante a tecnologia do medidor e o diâmetro do tubo e é, aliás, expresso em número de unidades do diâmetro da tubagem. Por exemplo, 10 a 30 D significa que é preciso deixar um troço reto com um comprimento de 10 a 30 vezes o diâmetro interno da tubagem. Neste caso, se o diâmetro do tubo for de 10 cm, o troço reto a montante do medidor de vazão terá de medir entre 100 e 300 cm.

O quadro seguinte apresenta uma estimativa do comprimento de tubagem reta necessária a montante e dos diâmetros mais comuns por tipo de tecnologia.

Para além destes parâmetros, a escolha de um medidor de vazão dependerá também da temperatura e da pressão do fluido, da faixa de medição pretendida e do sinal de saída (leitura direta, saídas analógicas ou digitais, etc.).

Medidor de vazão de diafragma ROSEMOUNT

Para medir o fluxo volumétrico de um fluido líquido ou gasoso limpo, recomenda‑se a utilização de um medidor de vazão de diafragma.

O princípio de funcionamento destes medidores é relativamente simples: a placa de orifício instalada no interior da tubulação opõe resistência ao escoamento e provoca uma queda de pressão do fluido. O medidor de vazão mede a diferença de pressão a montante e a jusante da placa de orifício e determina a vazão volumétrica.

Os medidores de vazão de diafragma não são adequados a fluidos com partículas suspensas, pois a abrasão causada pelas partículas acaba por danificar o orifício, alterando a forma e o tamanho deste, o que tende a falsear os resultados da medição.

São instrumentos de uso corrente, essencialmente pela sua precisão e preço acessível.

Para instalar um medidor de vazão de diafragma, será necessário substituir uma parte da tubagem pelo medidor.

Medidor de vazão tipo Venturi da marca Arthur Grillo

Os medidores de vazão do tipo Venturi são utilizados para medir a vazão volumétrica de um fluido líquido ou gasoso, limpo ou com partículas suspensas. Este tipo de caudalímetro mede a diferença de pressão gerada pela passagem do fluido no tubo de Venturi, sendo essa diferença proporcional à vazão do fluido.

Os medidores de tipo Venturi oferecem um bom nível de precisão, mais concretamente de cerca de 0,5%. Apresentam também maior resistência a partículas do que os medidores de vazãos de diafragma, sendo, portanto, mais adequados para medir fluidos com sólidos suspensos.

A instalação de um medidor de vazão de tipo Venturi implica substituir uma parte da tubagem pelo medidor.

Medidor de vazão tipo engrenagem KRACHT

Os medidores de vazão tipo engrenagem, também ditos de rodas dentadas, servem para medir o fluxo volumétrico de fluidos líquidos. Nestes dispositivos, a passagem do fluido faz rodar duas engrenagens ovais. Sendo constante o volume escoado em cada rotação das engrenagens, basta contar o número de rotações por unidade de tempo para calcular o fluxo volumétrico. Graças à sua construção robusta, os medidores de vazão de engrenagens são particularmente adequados para fluidos de alta viscosidade.

Medidor de vazão eletromagnético LTH Electronics

Os medidores de vazão eletromagnéticos podem medir o caudal de líquidos com condutividade elétrica, incluindo os abrasivos ou com elevado teor de partículas suspensas. O fluido condutor atravessa um campo magnético e a tensão induzida, que é diretamente proporcional à vazão, é captada pelos elétrodos, permitindo assim calcular a vazão com extrema precisão. Estes medidores são particularmente resistentes, o que os torna adequados para medir caudais em condições de operação severas.

Por não terem partes móveis, os medidores de vazão eletromagnéticos não necessitam de manutenção. Além disso, oferecem uma medição muito precisa a um preço acessível.

Medidor de vazão de turbina MEDENUS

Os medidores de vazão de turbina são utilizados para medir a vazão de gases e líquidos. O escoamento do fluido movimenta uma turbina (rotor), sendo a velocidade de rotação desta diretamente proporcional à velocidade do fluido.

Esta tecnologia é bastante eficiente para caudais elevados. Com caudais baixos, a turbina gira demasiado lentamente para se conseguir uma medição correta.

São medidores precisos e que reagem rapidamente às variações de vazão. Como a medição é independente da pressão e da temperatura do fluido, podem operar com meios a pressões e temperaturas elevadas.

No entanto, a turbina é uma peça móvel, sujeita a desgaste, pelo que estes medidores de vazão necessitam de manutenção regular.

Medidor de vazão ultrassónico BLUE-WHITE

Os medidores de vazão ultrassónicos servem para medir a vazão de líquidos limpos, com menor ou maior teor de partículas em suspensão ou até viscosos, mas não são recomendados para líquidos altamente viscosos.

O princípio de funcionamento destes medidores é relativamente simples: dois transdutores emitem e recebem alternadamente ultrassons através do fluido. A diferença entre os tempos de trânsito é proporcional à velocidade do fluido e, logo, à vazão.

A principal vantagem dos medidores de vazão ultrassónicos é que os transdutores não têm de ser inseridos no escoamento, podendo ser montados em tomadas já existentes ou no exterior da conduta. Assim, podem ser utilizados para medições pontuais sem ter de interromper o escoamento para instalar os transdutores.

No entanto, os medidores de vazão ultrassónicos são caros e inadequados para baixos caudais.

Medidor de vazão de área variável KOFLOC

Recorre‑se a medidores de vazão de área variável para medir o fluxo volumétrico de líquidos limpos, com baixo teor de partículas suspensas e viscosos, bem como de gases limpos. Contudo, desaconselha‑se o seu uso para líquidos altamente viscosos ou com elevado teor de partículas em suspensão.

Este tipo de medidor deve ser montado na posição vertical, uma vez que o meio flui de baixo para cima, empurrando o flutuador no interior do tubo. A altura a que o flutuador estabiliza indica o valor da vazão, que é lido diretamente na escala de um tubo transparente graduado.

São medidores de vazão de baixo custo, que não permitem a transmissão automática dos resultados da medição para um sistema de gestão de processos.

Medidor de vazão tipo Vórtex da Bronkhorst

Este tipo de sensor baseia‑se no fenómeno da criação de vórtices a jusante de um obstáculo, à semelhança dos vórtices formados pelo vento junto aos pilares de uma ponte. Quando é introduzido um obstáculo no escoamento, formam-se vórtices, que se soltam depois do obstáculo arrastados pela passagem do fluido. Um sensor de pressão deteta o impulso gerado pelo desprendimento de cada vórtice. O número de vórtices e, portanto, de impulsos é proporcional à vazão do fluido.

Os medidores de vazão tipo Vórtex são utilizados para medir o fluxo de líquidos, gases e vapores. Também podem ser usados para fluidos com partículas em suspensão, mas, nesse caso, necessitam de manutenção regular.

Este tipo de caudalímetro é adequado para caudais elevados. Com caudais demasiado baixos, a formação de vórtices é insuficiente, tornando a medição imprecisa ou até mesmo impossível.

Medidor de vazão termal Vögtlin

Os medidores de vazão mássica termais permitem medir diretamente a vazão mássica de líquidos limpos e de gases limpos ou com partículas suspensas. O seu princípio de funcionamento é relativamente simples: um sensor de temperatura aquecido é arrefecido pela passagem do fluido, sendo este arrefecimento diretamente proporcional à vazão mássica do fluido.

Estes medidores de vazão oferecem diversas vantagens: medem diretamente a vazão mássica independentemente da temperatura e da pressão do fluido, não têm partes móveis (pouca manutenção necessária), causam pouca perturbação no escoamento (perdas de pressão insignificantes) e, como têm uma sonda de pequenas dimensões, estão disponíveis em modelos de inserção, que se podem ligar a tomadas instaladas em tubagens.

Medidor de vazão de Coriolis da YOKOGAWA

Os medidores de vazão de Coriolis medem a vazão mássica de um fluido. Podem ser utilizados para quase todos os fluidos: líquidos e gases limpos, com baixo e com alto teor de partículas em suspensão. Todavia, não são recomendados para fluidos viscosos, condutores ou multifásicos.

O medidor de vazão de Coriolis consiste num tubo reto ou em U equipado com sensores de vibração à entrada e à saída do tubo. Quando o fluido circula pelo tubo, este vibra perpendicularmente ao sentido do fluxo, produzindo o efeito da força de Coriolis, que provoca um desfasamento de frequência das vibrações. Este desfasamento, medido pelos dois sensores, é diretamente proporcional à vazão de massa do fluido que atravessa o tubo.

Os medidores de vazão de Coriolis têm a vantagem de fornecer simultaneamente três informações sobre o fluido: a vazão mássica, a densidade e a temperatura. Contudo, estes equipamentos têm um custo ainda bastante elevado e dimensões maiores do que a maioria dos medidores de vazão.

Os medidores de vazão de Coriolis são sobretudo utilizados na indústria farmacêutica, em estações de tratamento de água, em centrais nucleares e na medição e transferência de gás natural.

No que diz respeito à instalação, os medidores de vazão de Coriolis são montados na tubagem, substituindo uma parte desta.