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Sensores de pressão diferencial: medição de vazão
A vazão que circula por um tubo pode ser medida por sensores de pressão diferencial (DP) acoplados a um elemento que é inserido no tubo com um design especial que causa uma queda na pressão que está relacionado com o fluxo que circula por ele. Eles podem alcançar grande precisão e durabilidade e, com um único instrumento, você pode medir vazão, pressão e temperatura.
Poderíamos falar sobre três elementos que compõem este medidor de vazão para medição de pressão diferencial. O elemento principal é o que cria uma queda de pressão no medidor de vazão ao introduzir uma restrição no tubo projetado para que a equação de Bernoulli possa ser usada para calcular a vazão medindo a DP antes e depois da restrição. A queda de pressão é medida com outro elemento secundário, um transmissor de pressão diferencial. Este DP é relativamente pequeno e quase sempre requer o uso de um sensor de baixa pressão. Os elementos terciários compreendem todo o resto do sistema, como conectores, etc.
O elemento principal geralmente é uma placa de orifício calibrada ou um pedaço de tubo com uma restrição em forma de cone (“estilo cone”)
O medidor de vazão de pressão diferencial “estilo cone” funciona com base no princípio de que um bloqueio na tubulação leva a um aumento na velocidade do fluxo e uma queda correspondente na pressão. A pressão diferencial é causada por um cone localizado no meio do tubo. Este cone é especificamente moldado para que possa achatar o perfil de velocidade do fluido no tubo. Isso, por sua vez, ajuda a criar um sinal altamente estável em todas as reduções de fluxo. Você pode calcular a vazão medindo a diferença entre a pressão a jusante do cone através de sua seção central e a pressão a montante do cone na parede do medidor.
O medidor de vazão de pressão diferencial de placa de orifício utiliza uma placa de metal plana com uma abertura na placa, instalada perpendicularmente à corrente que flui em um tubo circular. À medida que o fluido passa pelo orifício, a restrição causa um aumento na velocidade e uma diminuição na pressão. Um transmissor de pressão diferencial é usado para medir a pressão entre o orifício e o fluxo do tubo. Há sempre uma perda de pressão permanente. Só é usado com água limpa. As placas de orifício são elementos primários para medir a vazão com base na pressão diferencial que elas criam.
Quando uma placa de orifício é usada para reduzir o diâmetro e causar uma diferença de pressão (DP), esta é proporcional ao quadrado da vazão (Qv) que está circulando pela tubulação :
DP = PH – PL = k (Qv)2
Portanto, a vazão por pressão diferencial é proporcional à raiz quadrada da pressão diferencial.
↑ Fig: medidor de vazão tipo cone
↑ Fig: Sensores de fluxo de pressão diferencial
↑ Fig: Esquema de um sensor de fluxo de pressão diferencial com placa de orifício