Princípio de funcionamento
O princípio de funcionamento baseia-se na transferência de calor por convecção. Em termos simples, quando um fluido passa por um corpo aquecido, ele “rouba” calor desse corpo. A quantidade de calor removida é diretamente proporcional ao fluxo de massa do fluido (Lei de King).
A estrutura física do sensor geralmente consiste em duas sondas inseridas no fluxo do gás, ambas contendo Termorresistências (RTDs – Resistance Temperature Detectors):
- Sensor de Referência: Mede a temperatura natural do gás que está fluindo.
- Sensor Aquecido: É aquecido eletricamente a uma temperatura superior à do sensor de referência.
Existem dois métodos principais de operação física:
- Diferencial de temperatura constante: é o tipo mais comum. A eletrônica fornece energia elétrica contínua ao sensor aquecido para manter uma diferença de temperatura dT constante entre ele e o sensor de referência. Conforme a vazão do gás aumenta, o efeito de resfriamento aumenta. Para manter o dT constante, o circuito precisa injetar mais corrente elétrica no aquecedor.
- Potência constante: uma quantidade fixa de energia é aplicada ao sensor aquecido. Conforme a vazão aumenta, o resfriamento é maior e o DT entre os dois sensores diminui. A medição da vazão é baseada nessa queda do dT.
- Aplicações: medições de ar de combustão, ar comprimido, gás natural, hidrogênio, nitrogênio, gases de flare, biogás e biometano, controle de processo.
- Vantagens: alta repetibilidade, excelente sensibilidade para baixas vazões, alta rangeabilidade (100:1), dispensa medidores de pressão e temperatura e computador de vazão.
- Desvantagens: não aplicável para medições de transferência de custódia, medições confiáveis apenas para gases secos ou com baixo teor de umidade.
- Cuidados de instalação: necessidade de trecho reto a montante e a jusante (ou instalação de condicionador de fluxo quando não há trechos retos suficientes), instalação da sonda a 45ºC nos casos de gases úmidos.
Diferenciais do TA2 da Magnetrol/AMETEK
- CNTP configurável. As condições normais de temperatura e pressão são configuráveis. Com isso, a densidade “normal” (para a conversão da vazão mássica em vazão volumétrica normalizada) é automaticamente atualizada na eletrônica. Em outros modelos, essa configuração ou é manual (fator genérico), ou inexistente. No TA2, a abordagem é estritamente termodinâmica e muito mais rigorosa.
- Compensação de temperatura. Se a temperatura do fluido mudar, as “constantes” A e B da Lei de King também mudam, uma vez que elas dependem de algumas propriedades que são sensíveis às variações de temperatura (calor específico, condutividade térmica e viscosidade dinâmica). Por exemplo, se 100 kg/h de biogás passarem pelo sensor a 35°C, eles vão “roubar” uma quantidade “x” de calor. Se os mesmos 100 kg/h passarem a 55°C, a condutividade térmica e a viscosidade do biogás serão diferentes, e eles “roubarão” uma quantidade “y” de calor. Sem a compensação, a eletrônica “acharia” que a vazão mássica mudou, gerando um erro de leitura: é o que diferencia um medidor térmico básico de um medidor de alta performance industrial.
- Verificação da calibração em campo. Com o TA2 é possível fazer verificações de calibração em campo (ou usualmente em bancada), dispensando custos com recalibrações desnecessárias.
- Sonda substituível. Se o probe perder a calibração e a recalibração não for possível, é possível adquirir uma nova sonda para
- Remoção a quente (opcional). Com o dispositivo Hot Tap, que conta com uma válvula esfera na conexão ao processo, é possível remover a sonda da eletrônica sem a necessidade de interromper o fluxo, inertizar a linha ou direcionar o gás para o by-pass da linha.
- “Compression Fitting” (opcional). Possibilidade de emprego de sonda retrátil para uso em diferentes diâmetros de linha.
- Calibração de dois gases (opcional). Uma mesma eletrônica pode ser calibrado para dois gases diferentes (ar/gás natural, biogás/biometano, ar/nitrogênio etc.).