Desenvolvimento de protótipo de medição de vazão de ar baseado em orifício em uma tubulação

Abstract

A medição de vazão está presente em larga escala em diversos segmentos industriais, além de ter importante papel no cotidiano, como, por exemplo, no consumo de água, gás, gasolina etc. A medição de vazão está muita vezes associada à comercialização de fluidos, como no caso da indústria petrolífera. Portanto a qualidade da medição de vazão é determinante em termos financeiros, tornando cada vez maior o nível de exigência do mercado em relação a medidores com menor erro possível. Este trabalho consiste no desenvolvimento de um protótipo de medição de vazão de ar através do método de orifício. O objetivo principal é medir a vazão de ar que flui dentro de uma tubulação. O método usado utiliza uma placa de orifício como obstáculo ao escoamento que provoca um diferencial de pressão. Este diferencial de pressão é medido, usando um sensor de pressão diferencial piezoresistivo, que gera uma sinal de tensão elétrica analógica. O sinal gerado é, então, condicionado e convertido em um valor equivalente de vazão através de software implementado em uma plataforma comercial Arduino Uno. O sistema de medição desenvolvido neste trabalho se propõe a medir vazão de ar de 15m3=h a 50m3=h. A resolução de entrada obtida é de 0; 125m3=h e o erro de conformidade apresentado da função de transferência experimental do sistema é de 0; 41% do fundo de escala. As medidas obtidas a partir do sistema desenvolvido foram comparadas às de um medidor de vazão comercial. Dessa forma, a máxima diferença entre os dois medidores foi de 0,46% do fundo de escala. Portanto, a partir do protótipo desenvolvido neste trabalho, foi possível medir vazão de ar em uma tubulação.

Flow measurement is present in large scale in diverse industrial sectors, besides having an important role in daily life, as, for exmaple, in the consumption of water, LP gas, gasoline etc. Flow measurement is often associated with the commercialization of fluids, such as in the oil industry. Thus, the quality of flow measurement is determinant in financial terms, increasing the level of demand for meters with minimal error in the market. This work consists on the development of a prototype of air flow measurement based in the method of orifice. The main goal is to measure air flow inside a pipe. The method used in this work utilizes an orifice plate as an obstacle to the flow which causes a pressure drop. This differential pressure is measured using a piezoresistive differential pressure sensor, which generates a signal of analog voltage. Then, the generated signal is conditioned and converted to an equivalent value of flow through software implemented in a comercial platform Arduino Uno. The system of measurement developed in this work proposes to measure air flow from 15m3=h to 50m3=h. The input resolution obtained is of 0:125m3=h and the conformity error of the transfer function presented is of 0:41% of full scale. The measures obtained from the system developed in this work were compared to measures from a comercial flowmeter. The maximum difference between the two meters was of 0,46% of full scale. Thus, through the prototype developed in this work, the measurement o air flow in a pipe was achieved.