Como, por exemplo, o medidor de vazão por vórtice na análise dos fatores que influenciam a medição de um líquido criogênico.

O termo "fluido de temperatura extremamente baixa" refere-se, na indústria, geralmente a fluidos com ponto de ebulição abaixo de -50 °C sob pressão atmosférica. Exemplos incluem GNL (gás natural liquefeito), LN2 (nitrogênio líquido), LO2 (oxigênio líquido), etileno liquefeito, hidrogênio líquido, cloro líquido e gases de baixa temperatura, como GLP (gás liquefeito de petróleo). Esses gases não estão incluídos na categoria de fluidos de temperatura extremamente baixa. Nos métodos de medição de vazão de fluidos de temperatura extremamente baixa, é importante saber quais as diferenças desses fluidos em relação aos fluidos de temperatura normal ou alta temperatura durante seu uso industrial, e quais problemas podem ocorrer. Para isso, serão apresentadas as características dos fluidos de temperatura extremamente baixa e seus processos. (1) As constantes físicas dos fluidos de temperatura extremamente baixa são apresentadas nas tabelas 1 e 2. Geralmente, o fluido é armazenado em estado saturado em recipientes adiabáticos. O bombeamento é iniciado, o processo de bombeamento é iniciado e os fluidos são submetidos a compressão e descompressão repetidas. Durante o processo, o fluido em estado saturado a temperaturas extremamente baixas passa para o estado super-resfriado por um breve período, entrando em estado de ebulição em um instante, alternando facilmente entre os estados. Portanto, o projeto da tubulação e medidor de vazão O projeto precisa levar em consideração as medidas necessárias. A Tabela 1 apresenta as constantes físicas das substâncias de baixo ponto de ebulição, enquanto a Tabela 2 mostra a composição do gás natural liquefeito (GNL). A mudança de estado do GNL devido ao enriquecimento é causada pela mistura dos materiais apresentados na Tabela 2. Como o aquecimento ocorre do exterior para o interior do recipiente ou tubo de armazenamento, inicia-se com a evaporação do metano, resultando em alterações na composição, como mostrado na Figura 1. A densidade do GNL, incluindo metano, etano, propano e butano, é mostrada na Figura 2. Devido ao enriquecimento, a densidade do GNL aumenta, portanto, a medição da vazão e da densidade deve ser corrigida. (3) Existem restrições quanto aos materiais metálicos em temperaturas muito baixas. O limite de escoamento, a resistência à tração, o alongamento e a ductilidade, bem como as propriedades mecânicas à temperatura ambiente, como os valores de ensaio de impacto, são bastante diferentes. Em temperaturas muito baixas, a resistência à tração do material metálico aumenta, mas a ductilidade diminui, e o valor de impacto também cai significativamente. Portanto, os instrumentos utilizados em materiais de baixa temperatura devem apresentar boa resistência à destruição da tenacidade do material, evitando fraturas frágeis. Atualmente, os materiais mais comuns utilizados são: aço inoxidável, liga de alumínio, aço com 35% ou 90% de níquel e aço-níquel (níquel e ferro). A Tabela 3 mostra as propriedades mecânicas dos materiais em baixas temperaturas. A Figura 3 também mostra a curva de migração da temperatura do ensaio Charpy para o aço inoxidável. Figura 1: Enriquecimento de gás natural liquefeito; Figura 2: Composição do gás natural liquefeito (GNL); Densidade do líquido; Figura 3: Curva de transferência de temperatura Charpy do aço inoxidável; Curva de transferência das propriedades mecânicas dos materiais em baixa temperatura (Tabelas 3 e 4). Para considerar a tensão devido ao frio, a folga após a alteração do projeto. As propriedades físicas dos materiais de baixa temperatura são mostradas na Tabela 4. Ao usar esses materiais no projeto de instrumentos de medição, deve-se considerar totalmente a influência do frio. (5) É necessário pré-resfriamento se o fluido de temperatura extremamente baixa entrar drasticamente em condições quentes na tubulação e no instrumento localmente, não sendo possível controlar o vazamento do fluido de temperatura extremamente baixa no flange. Dessa forma, a tubulação e o equipamento produzirão tensão anormal, com risco de destruição. Portanto, deve-se realizar o pré-resfriamento, resfriando até a temperatura definida antes de iniciar o uso. (6) Se não forem eliminados ar e óleo, em uma cura de temperatura muito baixa, o teor de água, óleo e dióxido de carbono aumentará o atrito das partes móveis, causando bloqueio do filtro e barreira eficaz. As propriedades físicas dos materiais em baixas temperaturas (tabela 4.7) causam convecção na interface gás-líquido. Dentro dessa interface, ocorre um leve fenômeno de pulsação, e falhas podem ser causadas pela emissão de fumaça. Atualmente, muitos tipos diferentes de instrumentos de medição de vazão para fluidos em temperaturas extremamente baixas utilizam placas de orifício e vórtices. medidor de vazão Existem três tipos de medidores de vazão tipo turbina. No entanto, uma variedade de medidores de vazão, de acordo com seu uso e faixa de medição, também desenvolveu diversas estruturas diferentes. Portanto, ao escolher um instrumento, é fundamental compreender plenamente as características dos vários tipos de instrumentos, considerando também o preço. Durante o processo de manutenção, o desempenho, os requisitos de precisão e as características dos locais de medição também devem ser levados em conta. Fluidos de baixa temperatura podem ser líquidos ou gases, mas quase todos os problemas ocorrem durante a medição da vazão desses fluidos. Aqui, ilustraremos a medição da vazão de líquidos criogênicos. O método de medição de fluidos com placa de orifício segue as normas industriais alemãs, da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) e da indústria japonesa. Devido à sua eficácia, fluidos de temperatura extremamente baixa estão dentro da faixa de valores de propriedades definida pelas normas, e se não houver exceções quando o valor físico medido mudar, a medição pode ser concluída. De fato, na medição da vazão de fluidos de temperatura extremamente baixa, a aplicação da placa de orifício apresenta alta confiabilidade. No entanto, no projeto do instrumento, alguns aspectos importantes precisam ser considerados, os quais serão descritos a seguir. 1. Material e estrutura. 1. Material utilizado: SUS316L. Bocal de soldagem com eletrodos de baixo carbono para maior segurança. 2. Em condições de fluxo de fluido saturado a temperaturas extremamente baixas, a medição da pressão diferencial após o alisamento facilita a ocorrência de movimentos indesejados. Recomenda-se o uso de um ângulo de pressão com acesso facilitado. 3. Para reduzir vazamentos causados ​​pelo frio e pela turbidez do orifício, a placa do orifício e o anel são integrados em uma única peça. 4. Para medições de vazão em tubulações de alta pressão ou orifícios de bombas, o método de fixação dificulta o controle de vazamentos devido à turbidez no local de instalação, sendo, por vezes, necessário interromper o funcionamento. Portanto, a instalação da placa do orifício é otimizada de acordo com a posição do flange na tubulação e a hierarquia dos parafusos. Essa abordagem, com maior interferência do que o usual, minimiza vazamentos. Ao mesmo tempo, insere-se um parafuso com boa condutividade térmica para evitar atrasos no resfriamento da tubulação. Dependendo da situação, também é possível escolher um parafuso com taxa de contração térmica superior à do orifício. 5. Em tubos de grande diâmetro instalados na placa de orifício, com a presença de cavacos, às vezes não é possível controlar o vazamento. Recomenda-se o uso com flange soldada ou orifício de fixação.

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