No dia 14 de Julho de 2016, o engenheiro da Omega Engineering Ricardo Marks palestrou no evento Tecnologias em Automação para Tratamento de Águas e Efluentes e Redução De Perdas da ISA Campinas, sobre Tecnologia Eletromagnética e Ultrassônica para Medição de Vazão. O evento contou com profissionais dos departamentos de manutenção, automação, engenharias e instrumentação e teve como proposta trazer soluções inovadoras e produtos relacionados ao tema “Tecnologias em automação para tratamento de águas e efluentes e redução de perdas”. Assim, o engenheiro apresenta como o vasto portfólio de produtos da OMEGA Engineering se aplica ao tema proposto.

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Tecnologias em Automação para
tratamento de águas e efluentes e
redução de perdas

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Tecnologia Eletromagnética
e Ultrassônica para
Medição de Vazão
Ricardo Marks
Eng. de Aplicação e Vendas
Omega Engineering
rmarks@omega.com

3. Medidores de Vazão
• Turbina ou Rotor
• Área Variável
• Mássicos
• Vortex
• Eletromagnéticos
• Ultrassônicos
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4. Medidores Eletromagnéticos
• Maioria dos líquidos e slurries
• Fluido deve ser condutivo
• Instalado diretamente na tubulação de processo
• Sem obstrução ou partes móveis
• Display pode ser remoto
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5. • Físico e Químico Inglês
• Século XIX
• Pioneiro em eletricidade e magnetismo
• 1821: Rotação Eletromagnética
– Funcionamento do Motor Elétrico
• 1831: Indução Eletromagnética
– Gerador e Transformador Elétrico
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Michael Faraday

6. Indução Eletromagnética
Fenômeno que origina a produção de força eletromotriz em um
meio ou corpo exposto a um campo magnético variável.
• Corrente Induzida
• Magnitude da tensão é proporcional à variação do fluxo
magnético (Lei de Faraday)
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7. Princípio de Operação
• Atuação pela Lei de Faraday de Indução Eletromagnética
A voltagem induzida através de um condutor, enquanto este se
move em ângulo reto sobre um campo magnético é diretamente
proporcional à velocidade do condutor.
– Campo magnético criado por
bobinas energizadas externas
– Intensidade da voltagem
proporcional ao fluxo
– Eletrodos montados na lateral
detectam a voltagem
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8. Aplicações
• Tratamento de Água e Efluentes
• Produtos Químicos
• Alimentos e Bebidas
• Papel e Celulose
• Metalúrgicas e Mineração
• Farmacêuticas
– Água
– Esgoto e águas residuais
– Lamas
– Polpas e pastas
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– Fluidos ácidos e alcalinos
– Sucos
– Extratos e triturações

9. Vantagens - Eletromagnético
• Bi-Direcionais
• Não possuem obstrução/peças móveis
• Disponíveis com alimentação AC/DC
• Pode medir várias fases (à mesma velocidade)
• Montagem horizontal ou vertical (linha cheia)
• Pode ser utilizado com fluidos de alta condutividade
• Alterações na condutividade não mudam performance
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10. Desvantagens - Eletromagnético
• Alto custo
• Demanda espaço para instalação
• Necessária condutividade elétrica mínima
• Precisão afetada em fluidos viscosos com particulados
magnéticos
• A linha deve estar cheia e sem bolhas (erro na medição)
• Necessita proteção mecânica aos eletrodos
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11. Medidores Ultrassônicos
• Tempo de Trânsito
– Transdutores montados em cada lateral do tubo
– Emissão de ondas sonoras de sentido alternado a 45º
– Velocidade do sinal aumenta ou reduz conforme o fluxo
– Relação de tempo proporcional ao fluxo
– Líquido deve ser livre de gases ou sólidos
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• Doppler
– Medição do deslocamento da frequência
– Sinal de frequência conhecido
– Sólidos, bolhas ou descontinuidades causam reflexão
– Frequência do pulso de retorno é alterada
– Deslocamento da frequência proporcional à velocidade
Medidores Ultrassônicos

13. Christian Doppler
• Físico austríaco
• Século XIX
• 1842: Efeito Doppler
Fenômeno observado nas ondas quando emitidas
ou refletidas por um objeto em movimento
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14. Princípio de Operação
• Tempo de Trânsito
Mede a velocidade média ao longo do trajeto de um pulso ultrassônico,
pela média da diferença do tempo de trânsito do pulso que se propaga a favor e
contra o fluxo
• Doppler
Mede a alteração na frequência devido à reflexão
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15. Aplicações
• Tratamento de Água e Efluentes
• Produtos Químicos
• Alimentos e Bebidas
• Óleo/Petróleo
• Álcool
• Celulose
– Água doce ou salgada
– Esgoto e águas residuais
– Lodo primário ou ativado
– Polpas e pastas
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– Derivados de petróleo
– Álcool
– Cerveja
– Fosfatos

16. Tempo de Trânsito
• Vantagens
– Sem obstrução de fluxo
– Não sofre com variações de temperatura, densidade ou
viscosidade
– Fluxo bi-direcional
– Resistente à corrosão
– Baixo consumo de energia
• Desvantagens
– Alta dependência no Número de Reynolds (perfil de velocidade)
– Material da tubulação deve ser não-poroso (evitar ferro fundido,
cimento e fibra de vidro)
– Requer calibrações periódicas
– Líquidos com gases diluídos podem dar medições erradas
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17. Doppler
• Vantagens
– Instalação fácil sem interrupção do processo
– Fluxo bi-direcional
– Medição não é afetada por variação na viscosidade
– Adequado para montagem em tubulações grandes
– Não há obstrução do fluxo
– Custo independente do tamanho da linha
• Desvantagens
– Pode detectar outras ondas sonoras e interferências, causando
erros na medição
– Precisão depende da diferença de velocidade entre as partículas
e seus tamanhos, concentração e distribuição
– Requer calibrações periódicas
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18. z
Obrigado!
Ricardo Marks
OMEGA Engineering Brasil
rmarks@omega.com