Preparado para o futuro: medições ultrassônicas de vazão/caudal em instalações de flare

As regulamentações ambientais estão se tornando cada vez mais rigorosas em muitas indústrias em todo o mundo. Nas indústrias de refino, química e petroquímica, a tecnologia ultrassônica já está consolidada há muitos anos. Agora, o aumento da pressão regulatória e requisitos de prestação de contas entram em cena.

Isso tem um forte impacto na necessidade de uma medição confiável do flare e da disponibilidade dos dados – mesmo em condições difíceis. Embora as normas para as indústrias de refino, química e petroquímica já estejam definidas, também é possível observar em muitos outros setores uma busca proativa por soluções técnicas para atender às futuras regulamentações ambientais. Especialmente no que diz respeito a relatórios, a tecnologia ultrassônica oferece também muitas vantagens em relação a outras tecnologias.

A medição de vazão ultrassônica é uma tecnologia bem consolidada na medição de fluidos. As aplicações vão desde a medição para transferência de custódia até a medição de vazão/caudal em flares ou controle de emissões. Em princípio, os medidores de vazão ultrassônicos medem a diferença no tempo de trânsito (a favor e contra o fluxo do fluido) ao longo de um trajeto acústico e calculam a velocidade média da vazão a partir dessa medição. Aqui, “velocidade média da vazão” refere-se à velocidade média da vazão/caudal calculada por toda a seção transversal do tubo.

Um dos principais objetivos da medição da vazão no flare é a contabilização exata dos gases de efeito estufa (GEE). A importância de medições precisas dos gases de efeito estufa tem aumentado nos últimos anos. As taxas e impostos relativos à poluição atmosférica aumentam constantemente. Assim, a necessidade de medições precisas e disponíveis também aumenta. Devido às condições adversas do gás de flare, as exigências colocadas na tecnologia de medição representam um desafio nas indústrias de petróleo e gás natural, química e petroquímica:

• Velocidades do gás de 0 m/s a 120 m/s
• Mudanças rápidas na velocidade do gás
• Misturas gasosas em rápida mudança com gás natural, hidrogênio, dióxido de carbono, etc.

Garantir a disponibilidade das medições mesmo nas velocidades mais elevadas do gás é uma das características mais importantes de um sistema de medição de flare. A inovadora tecnologia ASC (tecnologia de correlação ativa do som, do inglês Active Sound Correlation) está agora ampliando a faixa de vazão máxima em até 30%. A ASC correlaciona a velocidade do gás com o ruído específico da aplicação gerado em condições de alta vazão. Nesse caso, o sensor funciona como um microfone. A tecnologia ASC patenteada permite, assim, uma melhor cobertura de possíveis eventos dos gases de flare.

A integração entre o software e o firmware oferece muitas novas funcionalidades e vantagens: o sistema de automonitoramento fornece dados valiosos sobre o status do equipamento, mostra tendências e destaca alterações relevantes. Falhas na aplicação são detectadas imediatamente e documentadas; assim, é possível evitar o demorado processo de localização de falhas. Quando solicitado, o sistema realiza uma verificação e registra seu status atual. Dessa forma, os usuários dispõem de um meio muito fácil de criar documentos que ajudam a comprovar o cumprimento das normas de emissão. – totalmente remoto, sem a necessidade de enviar um técnico de manutenção ao local. Isso reduz significativamente os riscos operacionais e de segurança.

Sistemas de automonitoramento como o i-diagnostics™ facilitam a transição da manutenção programada para a manutenção baseada nas condições, o que leva a uma redução no número de intervalos de manutenção e, consequentemente, a uma redução nos custos de manutenção.

Os medidores de gás de flare com tecnologia ultrassônica são utilizados em diversas aplicações com diferentes exigências; por isso, um profundo conhecimento dos desafios específicos de cada caso é necessário para oferecer a solução adequada. Na indústria de refino, por exemplo, as normas atuais da EPA dos EUA exigem um poder calorífico mínimo na zona de combustão de 270 BTU/scf. Além disso, um parâmetro de diluição do poder calorífico líquido (NHVdil) ≥ 22 BTU/pé² é exigido para todos os flares assistidos a vapor. Tudo isso sem deixar de manter uma alta eficiência da combustão. Para atender a esses requisitos e manter a temperatura de aquecimento no nível necessário, medidores ultrassônicos de vazão de gás também podem ser usados para controlar a alimentação de vapor.

O novo medidor de gás de flare FLOWSIC100 Flare-XT está disponível em três versões diferentes. Todas as versões estão disponíveis como um sistema de medição de 1 ou 2 trajetórias. A instalação transversal em dutos e sistemas de sonda com bocal único estão disponíveis em ambas as configurações de trajetória. A versão com sonda é adequada para instalação compacta em um lado, o que minimiza o trabalho de instalação necessário. A versão de 2 trajetórias fornece alta precisão da medição mesmo em condições de vazão adversas, e oferece redundância da medição. Um mecanismo de retração do equipamento também permite que os sensores sejam substituídos de forma simples e rápida durante a operação da instalação. A potente unidade de interface conecta-se facilmente a uma ampla variedade de sistemas e redes graças às suas inúmeras interfaces.

A unidade de interface processa sinais recebidos e calcula parâmetros como peso molecular, vazão mássica e volume do gás, bem como valores de referência padronizados. Através de uma interface infravermelha, o sistema pode ser operado de forma intuitiva a partir de um computador ou tablet graças ao software FLOWgate™. Interfaces Ethernet e RS-485 integradas permitem que o status do equipamento seja monitorado remotamente.

Parâmetros-chave e dados dos valores medidos, como vazão volumétrica, vazão mássica ou peso molecular são processados, avaliados e armazenados de forma confiável. A memória interna permite arquivar os dados de forma permanente, segura e organizada. Graças à comunicação digital livre de interferências, a unidade de interface pode ser instalada a uma distância de até 1.000 m do ponto de medição. Por isso, não há mais a necessidade de um módulo de comando local, encapsulado sob pressão e potencialmente com altos custos.

Alguns princípios de medição, como a medição de massa térmica, precisam de gás limpo para funcionar corretamente. A tecnologia ultrassônica consegue superar o acúmulo de resíduos ou a contaminação nos sensores através da amplificação automática do sinal. Isso otimiza os intervalos de manutenção, maximiza a disponibilidade da medição e reduz os custos da operação. Além disso, a medição ultrassônica do gás de flare é a única tecnologia capaz de operar em um span de medição de até 1:4000. Não há necessidade de focar em uma condição de vazão alta ou baixa, já que velocidades de medição de 0,03 m/s a 120 m/s são possíveis.

Para as exigências de upstream, por exemplo em aplicações de fraturamento hidráulico, a Endress+Hauser oferece também o transmissor FLOWSIC100 Flare-XT – confiável e robusto, sem necessidade de recalibração. Os sensores são diretamente conectados a um computador de vazão já existente. A unidade de interface não é necessária nessa configuração do produto, nem transmissores de pressão ou de temperatura.

Na medição de vazão/caudal de flares, cada aplicação é diferente: temperatura, pressão, composição do gás, velocidade, etc. – todos podem variar totalmente. É por isso que a Endress+Hauser oferece uma avaliação individual da aplicação para cada ponto de medição, buscando a solução ideal. Após a avaliação, uma ficha técnica de avaliação da aplicação de gás de flare para cada ponto de medição é fornecida ao cliente – em qualquer lugar do mundo.