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Medição de vazão/Medição de caudal

Visão geral e tudo o que precisa saber sobre medição de vazão/caudal nos processos industriais

Medição de vazão/Medição de caudal
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Sobre Medição de vazão/Medição de caudal em líquidos, gases e vapor

Qualidade consistente do produto, segurança, otimização de processos e proteção ambiental – estas são apenas algumas das razões pelas quais a medição de vazão/caudal industrial é um elemento fundamental do controlo de processos. Água, gás, vapor, óleos minerais e produtos químicos são alguns dos fluidos que necessitam ser medidos diariamente.
A partir do nosso portefólio abrangente, pode selecionar o medidor de vazão/caudal mais adequado às necessidades específicas do seu processo. Nesta página, apresentamos uma visão geral dos princípios de medição por detrás dos nossos caudalímetros industriais e das respetivas áreas de aplicação. Mostramos também de que forma as tecnologias de medição inteligentes e os sensores multivariáveis permitem gerar valor adicional.
Com base em décadas de experiência, a Endress+Hauser disponibiliza um dos portefólios mais completos de dispositivos de medição de vazão/caudal, combinando profundidade tecnológica com know-how específico por indústria.

Benefícios

  • A medição de vazão/caudal apoia o controlo de processos: desde um ponto de medição individual com capacidade de comunicação até soluções completas para sistemas de controlo de nível superior – os caudalímetros da Endress+Hauser são ajustados às necessidades dos nossos clientes.
  • Em conjunto com o controlo automático de processos e interfaces de comunicação de última geração (sistemas fieldbus), a medição de vazão/caudal tem vindo a expandir‑se, nos últimos anos, para campos de aplicação cada vez mais diversos.
  • É possível escolher entre vários princípios de medição – caudal mássico com base nos princípios Coriolis ou térmico, e medição de vazão/caudal volumétrico com base nos princípios eletromagnético, vortex ou ultrassónico.
  • O nosso portefólio abrange desde caudalímetros básicos para aplicações simples até instrumentação de medição de vazão/caudal inteligente e multivariável para aplicações exigentes, passando por dispositivos muito compactos para diâmetros de tubagem de apenas 1 milímetro até soluções de grandes dimensões para tubagens até 4 metros. Desta forma, oferecemos soluções para praticamente qualquer aplicação, seja em indústrias como Life Sciences, Oil & Gas, Água e Águas Residuais ou Energia.

Porque a medição de vazão/caudal é importante na indústria de processo?

Uma medição de vazão/caudal precisa permite aos operadores controlar os seus processos com maior exatidão. Conhecer o caudal exato dos fluidos — líquidos, gases ou vapor — permite aos utilizadores criar e manter condições de funcionamento ideais, melhorar a eficiência da instalação e manter, ou até aumentar, a qualidade do produto.

Para além do controlo do processo e da eficiência da instalação, a segurança das condições de operação é outra área em que a medição de vazão/caudal desempenha um papel fundamental, uma vez que desvios no caudal indicam frequentemente erros de processo ou falhas de material. Caudais incorretos podem representar riscos de segurança em determinados setores, como a indústria química, Oil & Gas ou a indústria farmacêutica. Por exemplo, fugas de fluidos agressivos e potencialmente explosivos podem ser antecipadas ou até evitadas através de equipamentos de medição de vazão/caudal precisos.

Muitas indústrias estão sujeitas a regulamentações rigorosas em matéria ambiental, de segurança e de medição para transferência fiscal. A medição de vazão/caudal é essencial para a monitorização de emissões, descargas de efluentes ou utilização de recursos, permitindo assim que os operadores das instalações cumpram os requisitos legais e normativos.

Como é medido o caudal – as diferentes tecnologias de medição de vazão/caudal

Existem várias tecnologias de medição de vazão/caudal, cada uma adequada a diferentes tipos de fluidos, condições de processo e requisitos de precisão. As suas áreas de aplicação vão desde líquidos criogénicos à medição de vazão/caudal de água, passando pela medição de vazão/caudal de gases e vapor.

Princípio de medição Coriolis

O princípio de medição Coriolis determina o caudal mássico através da utilização da força de Coriolis. No interior do caudalímetro, um excitador provoca a oscilação de um ou mais tubos de medição. Quando o fluido percorre estes tubos, a sua inércia gera uma torção adicional na oscilação. Dois sensores detetam esta alteração sob a forma de uma diferença de fase, que está diretamente relacionada com o caudal mássico. Leia mais sobre o princípio de mediação aqui. Leia mais sobre o principio de medição aqui.

Os sensores Coriolis são extremamente versáteis e adequados para líquidos e gases. Devido à sua elevada precisão, os caudalímetros Coriolis são ideais para aplicações de transferência fiscal, em indústrias como Life Sciences, indústria química, petroquímica, Oil & Gas e indústria alimentos e bebidas.

Equipamentos de medição de vazão/caudal Coriolis da Endress+Hauser

A gama de produtos para medição de vazão/caudal Coriolis é extremamente ampla, cobrindo os requisitos de praticamente todas as indústrias. Com o Proline Promass, a Endress+Hauser disponibiliza sensores Coriolis multivariáveis de elevada precisão, ideais para a medição de vazão/caudal mássico, densidade e viscosidade numa vasta variedade de fluidos de processo.
O portefólio inclui caudalímetros...

  • para caudais muito reduzidos, bem como para caudais elevados;
  • especializados para aplicações higiénicas;
  • adequados a líquidos viscosos, como mel, iogurte ou betume;
  • para diferentes tipos de gases, como hidrogénio ou dióxido de carbono.

Os sensores são extremamente robustos, sendo alguns especialmente indicados para fluidos exigentes, como ácidos corrosivos, dióxido de carbono liquefeito ou fluidos criogénicos, como o gás natural liquefeito (GNL). Mesmo aplicações de uso único na indústria de biotecnologia podem ser asseguradas com o mais elevado desempenho de medição.
Outro campo de aplicação muito relevante é a medição para transferência fiscal, por exemplo em aplicações como o transporte de petróleo bruto, sistemas de carga e descarga de hidrocarbonetos refinados ou a entrega de leite.

Princípio de medição eletromagnético

A base do princípio de medição eletromagnético é a lei da indução de Faraday, que afirma que uma barra metálica em movimento num campo magnético gera uma tensão elétrica. Nos caudalímetros eletromagnéticos (indutivos magnéticos), duas bobinas de campo geram um campo magnético artificial. Assim que as partículas eletricamente carregadas de um fluido atravessam esse campo, é induzida uma tensão elétrica, que é medida por elétrodos. A tensão elétrica é diretamente proporcional à velocidade do fluido e, consequentemente, ao caudal volumétrico. Saiba mais sobre o princípio de mediação aqui.

Os dispositivos de medição de vazão/caudal eletromagnéticos, também conhecidos como magmeters, são insensíveis à pressão, temperatura, densidade ou viscosidade, podendo assim ser utilizados para medir todos os líquidos eletricamente condutores acima de 5 μS/cm, com ou sem sólidos em suspensão. Os instrumentos de medição são adequados para tarefas como a medição e monitorização de caudais contínuos, enchimento e dosagem. As aplicações típicas incluem a gestão da água, bem como aplicações nas indústrias alimentos e de bebidas, Life Sciences/Farmacêutica, processamento químico e em ambientes exigentes, como a mineração ou a construção de túneis com lamas abrasivas.

Equipamentos de medição de vazão/caudal eletromagnéticos da Endress+Hauser

A família de produtos Proline Promag é universalmente aplicável em todas as indústrias e em tubagens com diâmetros que variam entre 2 milímetros e 3 metros. Os instrumentos de medição eletromagnéticos oferecem elevada precisão em aplicações de água e águas residuais, bem como em aplicações de processo com temperaturas elevadas e aplicações higiénicas, mesmo quando o espaço de instalação é limitado. Um dos dispositivos está especialmente concebido para áreas remotas sem alimentação elétrica externa. Vários equipamentos são adequados para instalação a jusante de obstáculos na tubagem, assegurando ainda assim uma medição precisa, ou para aplicações de transferência fiscal. Os caudalímetros eletromagnéticos são extremamente robustos e não contêm partes móveis nem estrangulamentos que possam provocar perdas de pressão. Adicionalmente, requerem apenas uma manutenção mínima.

Princípio de medição Vortex

O princípio de medição vortex baseia‑se no facto de se formarem vórtices (esteira de vórtices de von Kármán) quando um fluido passa por um obstáculo não aerodinâmico (bluff body) no escoamento, por exemplo após um pilar de uma ponte. No interior do sensor dos caudalímetros vortex, um bluff body encontra‑se localizado no centro da tubagem. Após esta obstrução, formam‑se vórtices quando o fluido atinge uma determinada velocidade. A frequência de desprendimento dos vórtices é diretamente proporcional à velocidade média do fluido e, consequentemente, ao caudal volumétrico. Um sensor capacitivo deteta a pressão alternada em ambos os lados do bluff body. Saiba mais sobre o princípio de medição aqui.

Os sensores vortex são universalmente aplicáveis à medição de vazão/caudal de líquidos, gases e vapor, sendo especialmente fiáveis em aplicações nas indústrias química, petroquímica, produção de energia e fornecimento de calor, mesmo em condições adversas, uma vez que são praticamente insensíveis a variações de pressão, densidade, temperatura e viscosidade. As aplicações típicas incluem vapor saturado ou sobreaquecido, gases industriais como ar comprimido, azoto, hidrogénio e dióxido de carbono, gases liquefeitos (criogénicos), bem como líquidos, por exemplo água totalmente desmineralizada, solventes, óleos térmicos, água de alimentação das caldeiras ou condensados.

Produtos de medição de vazão/caudal Vortex da Endress+Hauser

Os caudalímetros vortex multivariáveis da Endress+Hauser, Proline Prowirl permitem a medição simultânea de vazão/caudal mássico, vazão/caudal volumétrico corrigido, energia (por exemplo, energia térmica diferencial), temperatura e até pressão de processo. Além disso, o mesmo equipamento pode ser utilizado em aplicações com gases, vapor ou líquidos. Esta família de produtos é reconhecida pela sua robustez, garantindo valores de medição precisos mesmo nas condições mais exigentes. O Prowirl 200 é o primeiro caudalímetro vortex a nível mundial com a opção de monitorização de qualidade do vapor (fração de secura), permitindo assim um balanceamento mais rigoroso das instalações de vapor, tanto em termos de massa como de energia. Outras vantagens incluem a elevada estabilidade a longo prazo, graças à ausência de deriva do ponto zero e a um fator K válido durante toda a vida útil do equipamento. Com um dimensionamento adequado, é também possível alcançar uma excelente amplitude de medição (turndown).

Princípio de medição térmico

O princípio de medição de caudal térmico baseia‑se na transferência de calor por convecção para medir o caudal mássico de gases. Quando um gás passa junto de uma superfície aquecida, remove calor, provocando o arrefecimento forçado dessa superfície. Um caudalímetro térmico utiliza este efeito para medir o caudal. O sensor de um caudalímetro térmico mássico é normalmente constituído por dois elementos de temperatura. Um mede a temperatura do gás, enquanto o outro pode aquecer‑se ou medir a sua própria temperatura. O elemento aquecido mantém uma diferença de temperatura constante e elevada em relação à temperatura do gás, sendo a potência ajustada eletronicamente em função das variações do caudal. A potência aplicada é, assim, uma medida direta do caudal. Saiba mais sobre o princípio de medição aqui.

Os caudalímetros térmicos mássicos são particularmente adequados para a medição do consumo e a monitorização do caudal de gases industriais numa vasta gama de aplicações, especialmente em situações com caudais reduzidos e baixas pressões. Estas aplicações incluem, entre outras, a monitorização de ar comprimido, o consumo de gás natural, a monitorização de dióxido de carbono e azoto, o controlo do caudal de gases de processo, a deteção de fugas e a submedição em redes de distribuição.

Produtos de medição de caudal térmico da Endress+Hauser

A gama de caudalímetros térmicos mássicos da Endress+Hauser, Proline t-mass, destaca‑se pela programação flexível para uma vasta gama de gases individuais ou misturas de gases, pelo desempenho excecional numa ampla gama de medição, pelas funcionalidades de diagnóstico abrangentes, pela verificação em campo do funcionamento do equipamento e pela monitorização da estabilidade do processo. Os instrumentos t‑mass apresentam uma excelente amplitude de medição (turndown), perdas de pressão negligenciáveis, elevada sensibilidade a baixos caudais e não requerem compensação de pressão ou temperatura. Em conjunto, estas características resultam numa maior segurança do processo e precisão de medição, menores custos operacionais (opex) e de investimento (capex), elevada flexibilidade operacional e uma otimização eficiente da energia e dos processos.

O equipamento multivariável permite disponibilizar valores de caudal mássico, caudal volumétrico corrigido, caudal energético e temperatura. Os caudalímetros Proline t‑mass estão disponíveis em versões inline e de inserção, sendo esta última especialmente indicada para medições em tubagens de grande diâmetro ou condutas retangulares.

Princípio de medição ultrassónico

O princípio de medição de caudal ultrassónico baseia‑se no facto de que nadar contra a corrente requer mais energia e tempo do que nadar no sentido do escoamento. Por este motivo, este método de medição é designado por tempo de trânsito diferencial. O sistema utiliza sensores posicionados no interior ou sobre o tubo de medição, que transmitem e recebem alternadamente sinais ultrassónicos, medindo o tempo de propagação do sinal. Assim que o fluido começa a escoar no interior da tubagem, os sinais são acelerados no sentido do fluxo e retardados no sentido oposto. A diferença de tempo é diretamente proporcional ao caudal. Saiba mais sobre o princípio de medição aqui.

Os caudalímetros ultrassónicos podem ser utilizados para medir líquidos e gases, independentemente da condutividade elétrica, pressão ou viscosidade. São ideais para tarefas de monitorização de caudal, balanceamento de redes e verificação, onde a flexibilidade e a rentabilidade são fatores críticos. Além disso, são particularmente indicados para aplicações exigentes nas indústrias petroquímica, química e da água. Exemplos incluem aplicações de transferência fiscal, deteção de fugas, redes de distribuição de água, medição de energia em sistemas de aquecimento e arrefecimento, linhas de transferência em refinarias e petroquímica, bem como engenharia de processos industriais.

Ultrasonic flow measurement products by Endress+Hauser

Os caudalímetros ultrassónicos das famílias Proline Prosonic Flow e FLOWSIC da Endress+Hauser estão disponíveis como sensores mapa medição de caudal inline e não invasivas. Os caudalímetros inline garantem elevada precisão em aplicações exigentes nas indústrias petroquímica, química e da água. Os sensores clamp‑on são a solução ideal para instalações de curta duração ou mesmo medições permanentes, por exemplo em projetos de retrofit sem interrupção do processo, em fluidos agressivos, perigosos ou tóxicos, em processos com pressões e temperaturas elevadas ou em tubagens de grande diâmetro, até 4 metros.

Graças à funcionalidade avançada FlowDC, os troços retos de entrada podem ser significativamente reduzidos, tornando possíveis instalações em espaços muito limitados. Outras vantagens incluem perda de pressão nula, manutenção mínima e longa vida útil.

Quais são as vantagens dos caudalímetros multivariáveis?

Os caudalímetros multivariáveis proporcionam uma visão mais aprofundada dos processos com um menor número de dispositivos. Isto ajuda os operadores a reduzir custos e a melhorar a eficiência dos processos.

Os caudalímetros multivariáveis da Endress+Hauser medem simultaneamente várias variáveis de processo, oferecendo vantagens significativas para aplicações industriais. Por exemplo, dados em tempo real sobre múltiplos parâmetros permitem um melhor controlo do processo e diagnósticos mais precisos. Desta forma, os operadores das instalações conseguem otimizar os seus processos, desde a dosagem exata ao enchimento por lotes, deteção de fugas e gestão do consumo energético, entre muitos outros casos de utilização. Outra vantagem importante é o facto de um único equipamento substituir vários sensores individuais para cada parâmetro, o que reduz o investimento inicial (capex), simplifica a instalação e diminui os custos de manutenção.

Que caudalímetros multivariáveis a Endress+Hauser disponibiliza?

Os equipamentos da família Coriolis Promass são particularmente reconhecidos pela sua capacidade multivariável. Estes caudalímetros são concebidos para medir não apenas o caudal, mas também o caudal mássico, a densidade, a temperatura e até a viscosidade. Desta forma, os caudalímetros Coriolis não só garantem a máxima precisão possível na informação quantitativa de caudal, como também fornecem informação qualitativa valiosa sobre o fluido de processo. Estes dados adicionais são particularmente úteis para aplicações de transferência fiscal, medição de concentração, controlo de processo e de qualidade, bem como para o cálculo direto de balanços. Os caudalímetros eletromagnéticos da família Promag também permitem integrar a medição de vários parâmetros num único equipamento, nomeadamente caudal volumétrico, condutividade e temperatura. São ideais para aplicações de água e águas residuais, utilidades, monitorização da qualidade e aplicações energéticas. Os caudalímetros Vortex da família Prowirl oferecem a medição simultânea de caudal volumétrico, temperatura e pressão. Estas medições permitem uma compensação precisa do caudal volumétrico corrigido de gases e da energia, do caudal mássico e energético do vapor, da energia térmica diferencial (delta heat) e até da fração de secura do vapor. Desta forma, os nossos clientes alcançam a máxima eficiência na gestão de utilidades e energia.

Visite os produtos individuais para saber mais sobre os parâmetros que medem e sobre os benefícios asociados a cada aplicação.

Quando é que um caudalímetro se torna inteligente?

Um caudalímetro inteligente é aquele que deixou de ser apenas um dispositivo de medição para se tornar um ativo estratégico na otimização de processos, manutenção preditiva e integração contínua em sistemas de nível superior — elementos essenciais num mundo cada vez mais digital. A Endress+Hauser possibilita esta transformação através de inovações como a Heartbeat Technology, diagnósticos avançados e uma vasta gama de opções de conectividade em todo o portefólio de caudalímetros.

Instrumentação inteligente com Heartbeat Technology

Heartbeat Technology da Endress+Hauser é um elemento-chave da instrumentação inteligente. As suas funções de diagnóstico, verificação e monitorização proporcionam uma visão aprofundada do processo e do equipamento, permitindo a otimização dos processos e a monitorização das condições de operação. A verificação rastreável, a confiança no correto funcionamento do equipamento, a conformidade legal, a manutenção preditiva e o prolongamento dos intervalos de calibração são apenas algumas das muitas vantagens que a Heartbeat Technology oferece.

Índice de incrustação com o Proline Promag

Os operadores de estações de tratamento de água enfrentam frequentemente paragens inesperadas devido à acumulação de inscrustações que obstruem as tubagens, O indíce de incrustação patenteado integrado na tecnologia Heartbeat permite a monitorização permanente da acumulação para análise de tendências em caudalímetros eletromagnéticos. Desta forma, torna-se possível planear a manutenção baseada na condição, otimizar os ciclos de limpeza e reduzir custos, bem como minimizar paragens inesperadas. Isto resulta numa maior disponibilidade da instalação e numa maior fiabilidade dos processos.

HBSI – maior confiança na integridade do sensor

O valor HBSI da tecnologia Heartbeat a permite a monitorização de potenciais alterações na intensidade do campo eletromagnético dos caudalímetros eletromagnéticos. Graças a esta funcionalidade, os operadores das instalações conseguem detetar interferências magnéticas e o seu impacto na exatidão da medição dos dispositivos Proline Promag.

FlowDC com Proline Prosonic Flow para um desempenho de medição consistente após acessórios (fittings)

A função FlowDC da Endress+Hauser garante o desempenho de medição especificado dos caudalímetros ultrassónicos, mesmo a jusante de acessórios que geram turbulência. Isto significa que os operadores das instalações dispõem de máxima flexibilidade em espaços limitados, uma vez que os comprimentos retos de entrada podem ser significativamente reduzidos e os instrumentos podem ser instalados a jusante de obstáculos como curvas ou redutores de tubagem.

Soluções para uma integração perfeita, controlo da instalação e gestão de dados

Solução de conectividade inovadora e comprovada para integração no controlo da instalação

A integração perfeita nos sistemas de controlo de instalações existentes é crucial para uma operação e monitorização eficientes. A Endress+Hauser disponibiliza soluções de conectividade inovadoras que asseguram uma transmissão de dados fiável e compatibilidade com uma vasta gama de plataformas de controlo. Isto permite uma implementação simples, acesso a dados em tempo real e uma maior transparência dos processos, apoiando decisões mais inteligentes e operações da instalação mais eficientes.

A conectividade Ethernet de última geração e a inovadora tecnologia Single Pair Ethernet com APL e SPE permitem uma integração eficiente e simples em ambientes PLC (Controlador Lógico Programável) e DCS (Sistema de Controlo Distribuído). As tecnologias 4–20 mA e IO‑Link são soluções comprovadas no terreno e garantem uma integração simples em sistemas de I/O ou gestores IO‑Link.

SmartBlue – Operação eficiente dos dispositivos sem fios

A configuração de um dispositivo ou a sua colocação em funcionamento estão agora disponíveis à distância de um toque. A realização de tarefas de rotina nas áreas de engenharia, operação e manutenção com a SmartBlue app nunca foi tão simples e pode agora ser efetuada sem necessidade de ferramentas especiais, apenas com um dispositivo móvel.

Além disso, o SmartBlue estabelece novos padrões de segurança no terreno. Testes independentes realizados pela Fraunhofer‑Gesellschaft confirmaram mecanismos de segurança de nível superior, assegurando assim a proteção do dispositivo contra acessos não autorizados.

Leituras de concentração alinhadas entre o processo e o laboratório com Sample and Adjust

O controlo da qualidade do produto é essencial na indústria alimentar e de bebidas. Atualmente, a transição do laboratório para o processo permite que os utilizadores passem de análises laboratoriais para medições de concentração inline fiáveis e, consequentemente, para uma monitorização contínua da qualidade com caudalímetros Coriolis. A aplicação Sample and Adjust da Endress+Hauser permite alinhar as leituras de concentração do instrumento com valores de referência laboratoriais validados, obtidos através de amostragem manual e análise em laboratório. A aplicação fornece um guia simples e intuitivo, passo a passo, desde a recolha da amostra até ao ajuste das leituras de concentração dos Promass.

Ecossistema IIoT Netilion

Netilion é um ecossistema IIoT baseado na cloud que suporta equipamentos de várias marcas. Os dados existentes na instalação física tornam‑se disponíveis em formato digital, disponibilizando assim informação acionável aos utilizadores. O Netilion permite a digitalização e otimização de processos industriais, em qualquer lugar e a qualquer momento. A plataforma cumpre normas de segurança de plataformas cloud reconhecidas internacionalmente. Oferece vários serviços personalizados, como o Netilion Value, o Netilion Analytics ou o Netilion Inventory.

Perguntas frequentes sobre medição de vazão/caudal

Medição de caudal de utilização única na indústria biotecnológica com Proline Promass U 500

Elevada precisão e novas possibilidades graças à tecnologia de medição Coriolis multivariável, bem como à conformidade abrangente com normas da indústria

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