A medição de vazão de líquidos

A vazão é a terceira grandeza mais medida nos processos industriais. Ela pode ser definida como a quantidade volumétrica ou mássica de um fluido que escoa através de uma seção de tubulação ou canal por unidade de tempo. Ou ainda a quantidade em volume que escoa através de certa seção em um intervalo de tempo específico. As aplicações são muitas, desde aplicações simples, como a medição de vazão de água em estações de tratamento e residências, até medição de gases industriais e combustíveis. A escolha correta de um determinado instrumento para medição de vazão depende de vários fatores: exatidão desejada para a medição; tipo de fluido a ser medido, como líquido ou gás, limpo ou sujo, etc.; as condições termodinâmicas como, por exemplo, os níveis de pressão e a temperatura nos quais o medidor deve atuar; o tipo de instalação, espaço físico disponível, diâmetro da tubulação, etc.; e o custo.

vazão2Da Redação –

A medição de vazão de fluidos sempre esteve presente no dia a dia da população, como, por exemplo, nos hidrômetro de uma residência, o marcador de uma bomba de combustível nos veículos, etc. E nesse processo de medição de vazão, o computadores de vazão são desenvolvidos para captar as vazões volumétricas e mássicas, além de mostrá-las e transmiti-las.

Em essência, sua função é monitorar as variações de vazões nas indústrias. A performance do computador é acompanhada frequentemente por meio de rotinas de diagnósticos e caso haja qualquer falha, ela é exibida na tela no equipamento.

O computador de vazão calcula os gases e os líquidos, bem como fluxo de calor para vapor, volume e massa. Mas, além de efetuar os cálculos de compensação, o que pode ser entendido também como fatores de correção, o computador de vazão também conta com funções que ultrapassam a mera medição, oferecendo rastreabilidade, acesso de escrita restrito e segurança na armazenagem de dados, etc.

Quaisquer falhas internas nos equipamentos não comprometem a operação do computador de vazão. Até mesmo em caso de um dos sinais emitidos pelos equipamentos venha a falhar, o computador de vazão continua totalizando normalmente, graças ao trem de pulsos restante.

Assim, esses instrumentos são usados para capturar, mostrar e transmitir vazões volumétricas e mássicas, corrigidas pela temperatura e pela densidade. Alguns modelos permitem o controle automatizado de operações de carregamento e descarregamento. Módulos plug-in permitem a conexão de diferentes sistemas de sensores para a medição de vazão mássica, pressão, temperatura e densidade.

Os computadores de vazão são dispositivos eletrônicos desenvolvidos especialmente para calcular e totalizar a vazão instantânea de fluidos e devem atender a requisitos específicos, como a implementação de algoritmos rigorosamente descritos em normas, capacidade de compensação de temperatura e pressão, armazenamento de alarmes e eventos e inviolabilidade. Por essas razões, as empresas produtoras de petróleo adotam esses equipamentos para contabilização de seus grandes volumes de produção na esperança de garantir o emprego das melhores práticas estipuladas pela indústria, uniformizar as metodologias de cálculo e proporcionar maior confiabilidade para os resultados divulgados.

Como as participações governamentais oriundas do petróleo são calculadas com base nos volumes produzidos, foi definido no Brasil que os computadores de vazão devem ser submetidos a um controle metrológico legal por parte do Estado. Isso implica que todos modelos de equipamentos utilizados pelas empresas produtoras de hidrocarbonetos no Brasil devem ser aprovados no processo de apreciação técnica de modelo realizada pelo Inmetro.

Os ensaios de exatidão são fundamentais no processo de apreciação técnica de modelo dos computadores de vazão e consistem basicamente na injeção de sinais elétricos nos seus módulos de entrada e posterior verificação dos resultados gerados. São denominados estáticos se realizados com sinais de características constantes e dinâmicos se as características dos sinais variam durante o ensaio, a qual está mais próxima das condições reais de operação.

Com relação aos ensaios de exatidão, é possível observar que, apesar de sua grande relevância econômica, os procedimentos de ensaios para computadores de vazão utilizados em sistemas de medição de petróleo não são oficialmente definidos em padrões, normas e recomendações do setor, culminando em ensaios pouco transparentes e na grande maioria dos casos apenas sob condições estáticas. A NBR 16020 de 12/2011 – Medição eletrônica de líquidos — Computadores de vazão define os requisitos p ara a aplicação de sistemas de medição de vazão de líquidos, como hidrocarbonetos, biocombustíveis (biodiesel, álcool, etc.) e outros líquidos onde haja transferência de custódia, incluindo-se medição fiscal e de apropriação da produção.

Também pode ser aplicada em casos de medição de vazão em processos internos e trata somente dos processos onde as vazões sejam medidas em base volumétrica ou mássica, ou seja, não trata das medições em base energética. Trata somente de líquidos escoando abaixo da pressão crítica. Deve ser aplicada em sistemas de medição formados por: medidores de vazão cujos requisitos técnicos sejam definidos em normas técnicas estabelecidas; sistemas eletrônicos, como computadores de vazão dedicados, PLC, SCADA, SDCD, etc.

Essa norma apresenta as recomendações para as melhores práticas de medição, utilizando as normas de referência mais atuais. Em todos os casos, antes de sua aplicação o usuário deve consultar a existência de regulamentação legal para cada tipo de aplicação, a qual deve ter prevalência sobre as normas.

Os elementos primários convertem a informação da vazão do fluido em sinais mensuráveis padronizados, como pulsos elétricos ou dados transmitidos via redes de comunicação digital. A figura abaixo apresenta um exemplo de um típico sistema de medição de líquido.

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Neste documento, para efeito de medição de vazão de transferência de custódia, medição fiscal e de apropriação da produção, os elementos primários devem ser configurados para saída em pulsos, independentemente se há ou não provadores mecânicos e também do princípio de funcionamento do medidor de vazão. Os elementos secundários são responsáveis pela medição de pressão estática, temperatura, massa específica e outras variáveis dos fluidos objeto da medição de vazão (incluindo aí os analisadores de propriedades físico-químicas, como teor de água, viscosidade, etc.), também convertendo suas informações em sinais mensuráveis padronizados.

Tais elementos são denominados transmissores nos casos onde têm a finalidade de transmitir as informações de modo remoto (por exemplo, para um computador de vazão localizado em uma sala de controle). Os sinais de saída podem ser do tipo analógico, digital, frequência ou dados transmitidos via redes de comunicação digital.

Os elementos terciários são normalmente referidos como dispositivos computadores de vazão ou totalizadores de vazão. Para efeito deste documento, os dispositivos denominados computadores de vazão recebem as informações dos elementos primários e secundários e executam os algoritmos de cálculo de vazões e das quantidades totais volumétricas ou mássicas, bem como as conversões para a condição de base ou de referência, segundo programações e configurações predefinidas.

Nesta norma, para efeito de medição de vazão de transferência de custódia, medição fiscal e de apropriação da produção, os elementos terciários devem ter seus algoritmos e procedimentos de medição residentes em memória não editável. Além disso, os parâmetros de configuração podem ser editáveis, porém com recursos de rastreabilidade e protegidos por registros de auditoria.

Também podem funcionar como interface de operação, visando a entrada manual de dados. Devem ser aptos a gerar relatórios. Os elementos primários e secundários são considerados, por definição, como instalados no local de operação (campo).

Os elementos terciários podem ser instalados no local de operação ou remotamente (por exemplo, em uma sala de controle). A figura abaixo apresenta um exemplo de arquitetura de um sistema de medição de líquidos (o exemplo é apenas ilustrativo e tem o objetivo de apresentar algumas possibilidades de entradas de sinais no computador de vazão). As saídas de dados processados pelos elementos terciários devem atender aos requisitos de auditoria, de geração de relatórios e de segurança descritos nesta norma.

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O fator do medidor (MF) é determinado quando o medidor é calibrado. É um fator que corrige o valor indicado pelo medidor de vazão operacional em relação ao valor verdadeiro convencional (indicado por um padrão ou referência). O fator do medidor (meter factor) deve ser inserido no computador de vazão como um valor único ou através de uma tabela de valores relativos às diferentes vazões de operação.

Os valores intermediários entre vazões da tabela devem ser interpolados. Caso um computador de vazão seja empregado na tarefa de calibração do medidor por meio de dispositivos do tipo provador volumétrico, a sua programação deve conter as equações para a determinação do fator do medidor conforme as normas pertinentes, considerando assim as influências das dilatações térmicas e deformações elásticas do material do provador em contato com o fluido, etc.

Os cálculos das vazões, quantidades totalizadas e outras variáveis podem ser feitos local ou remotamente. É fundamental definir-se o procedimento de como os registros dos valores transacionados serão realizados, por exemplo: se em base horária e diária, se todas as variáveis que influenciam o cálculo serão armazenadas, se será permitida a verificação posterior dos cálculos, etc.

Os arquivos históricos de leitura devem ser acompanhados de registros de configuração e arquivos de auditoria (audit trail) que os validem. O conjunto dos registros históricos de medição, o registro de configuração e o registro de auditoria formam o relatório de medição (ver Seção 8).



Categorias:Metrologia, Normalização

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