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DOSSIER SISTEMAS DE CONTROLO DE PROCESSO
CAUDALÍMETROS MEDIÇÃO DE CAUDAL NO SISTEMA DE CONTROLO DE PROCESSOS
Uma parte fundamental no controlo de processos, é o controlo de fluidos, sejam líquidos ou gasosos. Dentro do campo de controlo de fluidos, os caudalímetros, medidores de caudal/fluxo ou fluxómetros, desempanham um papel fundamental como sensores desenhados para a medição do caudal, gasto volumétrico de um fluido ou para a medição do gasto mássico. Em dinâmica de fluidos, caudal é a quantidade de fluidos que passa numa unidade de tempo. Normalmente identifica-se um fluxo volumétrico, o volume que passa por uma dada área numa unidade de tempo. Menos frequente, também se pode identificar com o fluxo mássico ou massa que passa por uma dada área numa unidade de tempo. Existem inúmeras maneiras de medir o caudal de um fluido, e podemos distinguir os seguintes tipos de caudalímetros como os mais comuns no mercado: -
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Mecânicos de moinho. Compostos por um moinho cujas lâminas fazem girar o fluxo, alimentando um contador que regista os valores medidos. Trata-se também de um sistema simples e económico;
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Eletrónicos de moinho. Neste caso, de novo temos um moinho que faz girar o fluxo. Mas neste caso o moinho tem imanes nas suas extremidades, o que ao girar, gera um campo eletromagnético proporcional ao caudal, lido por um sensor de efeito Hall externo ao fluido;
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Mecânico visuais (de área variável ou rotâmetro). Trata-se de um cone transparente invertido com uma bola plástica na sua base, que é empurrada até cima pelo caudal crescente. São úteis quando não seja necessária uma medida de precisão;
Eletrónicos de turbina. Semelhantes ao tipo anterior, mas neste caso é colocada uma turbina paralela ao fluxo, o que a faz girar, gerando o campo eletromagnético;
robótica
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De diferencial de pressão. Aqui reduz-se o diâmetro dos tubos primeiro, para depois voltar ao seu tamanho normal. Ao circular por esta redução de secção, o fluido gera uma diferença de pressão, que é medida, sendo proporcional ao caudal circulante. Trata-se do tipo de caudalímetro mais comum, simples e durável;
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Magnéticos. Injecta-se um campo eléctrico nos tubos e calcula-se a voltagem de extremo a extremo, e mediante a lei de Faraday podemos calcular o caudal. Um sistema não intrusivo e durável. São válidos em fluidos que apresentem uma determinada condutividade;
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Vortex. Esta tipologia de sensores está baseada no princípio de geração de vórtices. Um corpo que atravesse um fluido vai gerar vórtices no fluxo. Estes vórtices, por sua vez, causam diferenças de pressão, que medidas por um dispositivo piezoeléctrico permitem calcular o caudal;
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Deslocamento positivo. Trata-se do método mais simples de medição do caudal, e consiste em medir o tempo que demora o fluido em encher um recipiente de volume conhecido. Distinguem-se diversas variedades: de parafuso, de engrenagens, de pistões, entre outros;
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Ultrasónicos. Injecta-se um ultra som no fluido ao medir e podem basearse no efeito Doppler ou no diferencial de tempo de trânsito. Os de tempo de transito são mais exactos, mas contam com a desvantagem de que é necessário um fluido que apresente um baixo nível de impurezas. Em ambos os casos, a exactidão destes dispositivos baseia-se no pressuposto do cumprimento do efeito laminar do fluido;
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Diferencial de temperatura. Colocamos os termistores e uma resistência aquecedora no meio. A diferença de temperatura entre ambos os termistores indica-nos não só a velocidade do caudal do fluido mas também o sentido da circulação. Se não houvesse fluxo, ambos os termistores leriam a mesma temperatura;
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Medidor de Coriolis. Mediante o efeito de Coriolis que causa a distorção de um tubo vibrando lateralmente, pode obter-se a medida do caudal de um fluido, assim como da sua densidade. Estes medidores são muito precisos independentemente do tipo de gás ou fluido medido, pelo que um tubo pode ser utilizado, por exemplo, para transportar distintos gases sem re-calibrar.
A grande quantidade de metodologias para medir um caudal, indica-nos que não há um método ideal para realizar esta tarefa, e a eleição do caudalímetro adequado será determinado por parâmetros como o caudal esperado, a viscosidade, composição química, temperatura, precisão… e também por outros factores mais comuns como a durabilidade, manutenção ou o simples objectivo. Para cada aplicação há um caudalímetro que se adapta melhor.