Micro Motion Medidor de densidade do gás 7812 Guia de instalação

Manual de instalação e manutenção

MMI-20019566, Rev. AE

Novembro de 2012

Medidor de densidade do gás 7812 Micro Motion

®

AVISO IMPORTANTE

NÃO deixe o medidor cair. MANUSEIE COM CUIDADO

NÃO use líquidos incompatíveis com os MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

NÃO opere o medidor acima da sua PRESSÃO NOMINAL

NÃO FAÇA O TESTE DE PRESSÃO acima da PRESSÃO DE TESTE especificada

NÃO exponha o medidor a vibração excessiva (>0,5 g contínua)

CERTIFIQUE-SE de que todos os requisitos de SEGURANÇA ELÉTRICA sejam atendidos

CERTIFIQUE-SE de que todos os requisitos À PROVA DE EXPLOSÃO sejam aplicados

VERIFIQUE se o medidor e a tubulação associada foram submetidos ao TESTE DE PRESSÃO 1½ vez na

pressão de operação máxima após a instalação

Declaração de conformidade do INMETRO

A Emerson Process Management declara que o equipamento descrito neste manual possui o tipo a seguir de proteção

para áreas perigosas:

• Certificado INMETRO: TÜV 12.1625 X

• Marcação: Ex ia IIC T5 Ga (-40°C ≤ Ta ≤ +70°C)

fabricado por:

MOBREY LIMITED

158 Edinburgh Avenue

Slough, Berkshire SL14VE-UK

foi projetado, fabricado e ensaiado em conformidade com as normas técnicas abaixo relacionadas:

 ABNT NBR IEC 60079-0:2008

 ABNT NBR IEC 60079-11:2009

 ABNT NBR IEC 60079-26:2008

Condições especiais de uso seguro:

 Pelo motivo do invólucro do transmissor ser fabricado de uma liga de alumínio, o mesmo deverá

necessariamente ser instalado de tal forma que exclua a mais remota possibilidade de um impacto ou fricção

entre o invólucro e o aço / ferro. Tal impacto ou fricção pode provocar uma ignição;

 Risco potencial de carga eletrostática.

Cont.1

Conteúdo

Capítulo 1 Introdução

1.1 Geral ................................................................................................................................... 1-1

1.2 Princípio da operação ......................................................................................................... 1-1

1.3 Recursos do projeto ............................................................................................................ 1-3

1.3.1 Exatidão ................................................................................................................ 1-3

1.3.2 Repetitividade ....................................................................................................... 1-3

1.3.3 Estabilidade ........................................................................................................... 1-3

1.4 As versões do 7812 ............................................................................................................ 1-3

1.5 Relação de frequência ........................................................................................................ 1-3

1.6 Segurança ........................................................................................................................... 1-4

Capítulo 2 Aplicações

2.1 Geral ................................................................................................................................... 2-1

2.2 Medição da placa de orifício ................................................................................................ 2-1

2.3 Medidores de vazão volumétrica ......................................................................................... 2-1

2.4 Outras aplicações ............................................................................................................... 2-2

Capítulo 3 Instalação geral

3.1 Lista de fornecimento de componentes ............................................................................... 3-1

3.2 Considerações gerais da instalação .................................................................................... 3-1

3.3 Equilíbrio da densidade ....................................................................................................... 3-2

3.4 Equilíbrio da temperatura .................................................................................................... 3-2

3.5 Equilíbrio da pressão ........................................................................................................... 3-2

3.6 Taxa de vazão ..................................................................................................................... 3-3

3.7 Tempo de resposta ............................................................................................................. 3-4

3.8 Deposição, corrosão, condensação e vibração ................................................................... 3-5

3.9 Instalações recomendadas para unidade de bolsa de ar 78121/2/3/4 ................................ 3-6

3.9.1 Método de recuperação de pressão ...................................................................... 3-6

3.9.2 Procedimento de instalação .................................................................................. 3-7

3.9.3 Outros métodos ..................................................................................................... 3-8

3.10 Instalações recomendadas para as unidades de tubo transversal 78125 ........................... 3-9

3.10.1 Método de tubo transversal ................................................................................... 3-9

3.10.2 Procedimento de instalação ................................................................................ 3-10

Capítulo 4 Instalação mecânica

4.1 Geral ................................................................................................................................... 4-1

4.2 Dimensões físicas ............................................................................................................... 4-1

4.3 Revestimentos .................................................................................................................... 4-4

4.4 Filtragem ............................................................................................................................. 4-4

4.5 Instalação da bolsa de ar .................................................................................................... 4-4

4.5.1 Instalação antivibração ......................................................................................... 4-5

4.6 Instalação da bolsa de ar externa ....................................................................................... 4-8

4.7 Verificações mecânicas pós-instalação ............................................................................... 4-8

Cont.2

Capítulo 5 Instalação elétrica

5.1 Geral .................................................................................................................................... 5-1

5.2 EMC de aterramento e cabeamento .................................................................................... 5-1

5.3 Uso com conversores de sinal ............................................................................................. 5-2

5.4 Conexões do sistema (7950/7951) ...................................................................................... 5-2

5.4.1 Conexões com o conversor de sinal 7950 ............................................................. 5-3

5.4.2 Conexões com o conversor de sinal 7951 ............................................................. 5-6

5.5 Conexões do sistema (Equipamento de propriedade do cliente) ....................................... 5-10

5.5.1 Áreas não perigosas ............................................................................................ 5-10

5.5.2 Áreas perigosas................................................................................................... 5-11

5.6 Verificações pós-instalação ............................................................................................... 5-13

Capítulo 6 Interpretação do certificado de calibração

6.1 Certificado de calibração ..................................................................................................... 6-1

6.2 Números de série do instrumento ........................................................................................ 6-1

6.3 Teste de pressão ................................................................................................................. 6-1

6.4 Equação geral da densidade ............................................................................................... 6-1

6.5 Correções de temperatura ................................................................................................... 6-1

6.6 Dados da compensação do usuário do gás ......................................................................... 6-2

Capítulo 7 Calibração e desempenho

7.1 Calibração de fábrica ........................................................................................................... 7-1

7.2 Calibração dos padrões de transferência ............................................................................ 7-1

7.2.1 Gás de calibração .................................................................................................. 7-1

7.2.2 Temperatura de calibração .................................................................................... 7-1

7.2.3 Medição da pressão .............................................................................................. 7-1

7.2.4 Avaliação da densidade ........................................................................................ 7-1

7.2.5 Derivação de constantes ....................................................................................... 7-1

7.2.6 Dados calculados .................................................................................................. 7-1

7.3 Calibração usando padrões de transferência ...................................................................... 7-2

7.3.1 Preparação ............................................................................................................ 7-2

7.3.2 Calibração ............................................................................................................. 7-2

7.3.3 Cálculo .................................................................................................................. 7-2

7.4 Avaliação do coeficiente de temperatura ............................................................................. 7-2

7.5 Métodos de verificação da calibração.................................................................................. 7-2

7.5.1 Teste do ar ambiente ............................................................................................. 7-2

7.5.2 Teste de pressão atmosférica ............................................................................... 7-2

7.5.3 Ponto de teste de vácuo ........................................................................................ 7-3

7.5.4 Pressão/temperatura do teste de gás conhecido .................................................. 7-3

Cont.3

Capítulo 8 Manutenção

8.1 Geral ................................................................................................................................... 8-1

8.2 Métodos de verificação da calibração ................................................................................. 8-1

8.3 Manutenção mecânica ........................................................................................................ 8-1

8.4 Manutenção elétrica ............................................................................................................ 8-2

8.5 Desmontagem do 7812 ....................................................................................................... 8-3

8.5.1 Remoção do 7812 da tubulação ........................................................................... 8-3

8.5.2 Remoção do alojamento eletrônico ....................................................................... 8-4

8.5.3 Remoção do batoque ............................................................................................ 8-6

8.5.4 Remoção do cilindro, corpo do carretel e filtros .................................................... 8-6

8.6 Testes pós-manutenção ...................................................................................................... 8-9

8.7 Localização de falhas .......................................................................................................... 8-9

8.8 Lista de peças de reposição .............................................................................................. 8-10

Apêndice A Especificação

Apêndice B Certificado de calibração

Apêndice C Medição de orifício

Apêndice D Efeito da velocidade do som

Apêndice E Medição de etileno

Apêndice F Dados de referência

Apêndice G Formulários de devoluções

Apêndice H Desenhos certificados do sistema

Cont.4

Medidor de densidade do gás 7812 Manual de instalação e manutenção

Capítulo 1

Introdução

1.1 Geral

O medidor de densidade do gás 7812 foi projetado especificamente para medição de gás em tubulações. As

medições são feitas continuamente com a precisão igual àquela normalmente associada aos métodos dos

melhores laboratórios. O 7812 é um substituto para as séries 7810, 7811 e 3093, e é totalmente intercambiável

com eles, incorporando as seguintes melhorias do projeto:

• Elemento de detecção simples para todos os ranges de densidade de até 400 kg/m

3

.

• Novo projeto do elemento de detecção de vibração do cilindro, que oferece menos sensibilidade às

mudanças na composição do gás e menor efeito da velocidade do som.

• Melhoria do desempenho do equilíbrio da temperatura.

• Melhoria da precisão.

• Melhoria dos recursos de manutenção, incluindo novos amplificadores eletrônicos e uma estrutura do filtro

de gás mais resistente.

• O sensor de temperatura PT100 de quatro fios foi incorporado para fins de instalação e verificação.

Este medidor é adequado para a maioria dos tipos de instalação. Aspectos como desempenho, características

de resposta, filtragem e manutenção variam de acordo com a aplicação e exigem consideração cuidadosa,

conforme descrito neste manual.

O elemento de detecção da vibração do cilindro é sensível às alterações de densidade e, como não sofre tensão

e é fabricado a partir do aço Ni-span C, ele tem características muito estáveis. A influência de outras variáveis,

tais como temperatura, pressão da linha, taxa de vazão e composição do gás, são minimizadas e

cuidadosamente definidas de forma que, quando for necessário e para medições de alta precisão, as correções

adequadas possam ser aplicadas.

É necessária apenas uma alimentação de baixa tensão para a medição da densidade e o consumo de energia é

baixo, minimizando assim a geração de autoaquecimento. O sinal de saída é uma onda quadrada, com a

frequência dependente da densidade do gás. Este tipo de sinal pode ser transmitido em longas distâncias e

facilmente medido sem nenhuma perda na precisão. O sensor de temperatura PT100 pode ser usado de modo

convencional.

1.2 Princípio da operação

O elemento de detecção de densidade consiste em um cilindro de metal fino que é ativado para que ele vibre

em um modo de aro na sua frequência natural. O gás passa sobre as superfícies externa e interna do cilindro e,

assim, entra em contato com as paredes vibratórias. A massa de gás, que vibra com o cilindro, depende da

densidade do gás e, como o aumento da massa vibratório diminui a frequência natural da vibração, a densidade

do gás é determinada simplesmente através da medição desta frequência.

Um amplificador, acoplado magneticamente ao elemento de detecção, mantém as condições de vibração e

fornece o sinal de saída (consulte a Figura 1-1 e a Figura 1-2). O circuitos do amplificador e de saída do sinal

são encapsulados em resina de epóxi.

1-1

Manual de instalação e manutenção Medidor de densidade do gás 7812

Figura 1-1: Diagrama do bloco esquemático do circuito do medidor (sistema de 2 fios)

Figura 1-2: Diagrama do bloco esquemático do circuito do medidor (sistema de 3 fios)

1-2

Medidor de densidade do gás 7812 Manual de instalação e manutenção

1.3 Recursos do projeto

1.3.1 Exatidão

O projeto do instrumento atinge alta precisão, minimizando os efeitos das variáveis como pressão, temperatura,

velocidade do som e viscosidade, proporcionando, ainda, insensibilidade à vibração da planta e variações da

fonte de alimentação. Como o consumo de energia é extremamente pequeno, o aquecimento autoinduzido

também pode ser desprezado. A precisão absoluta é, portanto, definida principalmente pela precisão da

calibração e da correção aplicada.

1.3.2 Repetitividade

A repetitividade da medição está dentro de ±0,01% da escala total de densidade.

1.3.3 Estabilidade

A estabilidade em longo prazo deste sensor de densidade é orientada principalmente pela estabilidade do

elemento de detecção da vibração do cilindro. O cilindro é fabricado partir de um dos metais mais estáveis e,

como não é submetido à tensão, manterá suas propriedades por muitos anos. No entanto, a corrosão e a

deposição no cilindro reduzirá a estabilidade em longo prazo e é preciso tomar cuidado para garantir que o gás

do processo seja adequado para o uso com materiais de construção. A possibilidade de deposição é reduzida

usando filtros, mas, se ocorrer a deposição, o elemento de detecção pode ser removido e limpo.

1.4 As versões do 7812

Os seguintes tipos de medidores estão disponíveis, abrangendo os ranges básicos de densidade:

Nº do tipo

Range (kg/m

3

)

1

Gás de calibração

78121x

1,5 - 10 Nitrogênio

78122x

9 - 90 Nitrogênio

78123x

25 - 250 Nitrogênio

78124x

78125x

40 - 400 (bolsa de ar)

40 – 400 (tubo cruzado)

Argônio

Se x = A: Anéis de fluorcarbono (FPM/FKM) 0 são usados para as passagens de gás.

se x = B: Anéis de etileno propileno 0 são usados para as passagens de gás.

A calibração do nitrogênio deve ser usada para aplicações de gás natural e baixa densidade. A calibração do

argônio deve ser usada para aplicações de alta densidade e hidrocarbonetos pesados.

1.5 Relação de frequência

A relação entre a densidade do gás e a frequência de saída segue uma lei bem definida:

ρ =

2

2K1K0K τ+τ+

ou τ =

2K2

)0K(2K41K1K

2

ρ−−+−

Onde: ρ = Densidade (kg/m

3

)

τ = Período do medidor (μs)

K0, KI, K2 = Coeficientes de calibração

1-3

1

Uma opção adicional para medição do range de baixa densidade (0 a 3 kg/m

3

), ± 0,5% da escala total, está disponível

para uma compra especial. Entre em contato com o escritório de vendas da Micro Motion para obter mais informações.

Manual de instalação e manutenção Medidor de densidade do gás 7812

1-4

A seleção do range e da linearização normalmente são introduzidas dentro do sistema de leitura. Além disso, há

uma influência do desempenho da medição a partir das alterações na temperatura e na composição do gás.

Essas alterações estão especificadas no certificado de calibração do instrumento e devem formar a base das

correções manual ou automática, se for preciso obter o potencial completo do desempenho.

1.6 Segurança

Os medidores 7812 foram submetidos aos regulamentos de segurança necessários e foram qualificados para

certificação ATEX/IECEx para Classe Ex ia lIC T5.

Para obter informações sobre segurança da ATEX/IECEx, consulte o manual de instruções de segurança

MMI-78125010/SI.

Para obter informações sobre segurança da PED (Pressure Equipment Directive, Diretiva do Equipamento de

Pressão), consulte o manual de instruções de segurança 78128012/SI.

Para obter informações sobre segurança CSA, consulte o Apêndice H.

Medidor de densidade do gás 7812 Manual de instalação e manutenção

Capítulo 2

Aplicações

2.1 Geral

O medidor de densidade do gás 7812 proporciona uma medição contínua e precisa da densidade do gás. Esta

medição pode ser feita nas condições reais de fluxo de temperatura e de pressão e, em consequência, é ideal

para tarefas de medição de alto desempenho de vazão de gás.

2.2 Medição da placa de orifício

Provavelmente, o medidor de orifícios é o tipo de medidor mais usado para medição de gás. Ele tem a

vantagem de não exigir a calibração da vazão, pois isso é definido a partir de medições dimensionais e da

aplicação de normas internacionais (ISO 5167 e AGA3). Para medições de vazão em unidades de massa ou

volume, é necessário, além da pressão diferencial, determinar também a densidade do fluido.

O medidor de densidade do gás 7812 oferece uma medição de densidade direta e é uma alternativa para

calcular a densidade usando as medições de pressão, temperatura e composição. Ele oferece baixa incerteza

de medição e, por isso, é excelente para ser usado nas principais estações de medição de gás, nas quais uma

precisão melhor é necessária. Os sistemas de medição de orifício são discutidos mais detalhadamente no

Apêndice C.

2.3 Medidores de vazão volumétrica

Os medidores de deslocamento positivo ou medidores de vazão de turbina podem ser convertidos em

medidores de vazão de massa usando o medidor de densidade de gás 7812 e um sistema de leitura simples.

Observe que o conversor de sinal 7950/51 não pode aceitar uma entrada do medidor de vazão.

Como os sinais do medidor de vazão e do sensor de densidade estão na forma de frequência, o sistema de

leitura precisa usar apenas técnicas digitais (veja a Figura

2-1).

Figura

2-1: Sistema típico de medição típico da vazão volumétrica

2-1

Manual de instalação e manutenção Medidor de densidade do gás 7812

2-2

As incertezas combinadas da medição da densidade e do conversor de sinal são consideravelmente menores

do que as dos medidores de vazão volumétrica. Por isso, a precisão geral da medição da vazão de massa será

quase que inteiramente determinada pela precisão do medidor de vazão volumétrica.

2.4 Outras aplicações

Outras aplicações incluem monitoramento do processo e controle em plantas químicas e petroquímicas, onde a

densidade ou a gravidade específica de um gás é necessária como uma variável de controle.

Medidor de densidade do gás 7812 Manual de instalação e manutenção

Capítulo 3

Instalação geral

3.1 Lista de fornecimento de componentes

Verifique se os seguintes itens foram incluídos na entrega:

• Medidor de densidade do gás 7812.

• Certificado de calibração do gás nitrogênio ou argônio.

• Certificado de calibração do usuário de gás (se solicitado).

• Condutor térmico mais fluido de silicone (exceto para 78125).

• Tampão de obturação do alojamento.

• Adaptador da bucha do cabo.

3.2 Considerações gerais da instalação

O objetivo básico da instalação é passar uma amostra representativa de gás através do 7812 de forma

controlada para que a temperatura e a pressão estejam em condições conhecidas. Geralmente, isso significa

que elas precisam ser iguais de acordo com as condições da linha.

É importante lembrar que o 7812 sempre fará a leitura da densidade correta do gás que está dentro dele. Erros

de instalação resultam quando o gás da amostra no 7812 não é aquele que o instalador acredita que seja em

termos de composição, temperatura ou pressão.

Os seguintes pontos devem ser considerados ao planejar a instalação do 7812:

(a) Todas as normas de segurança mecânica e elétrica necessárias DEVEM ser aplicadas.

(b) Os efeitos dos seguintes itens no 7812:

• Equilíbrio da densidade.

• Equilíbrio da temperatura.

• Equilíbrio da pressão.

• Amostra da taxa de vazão e do tempo de resposta.

• Deposição, corrosão e condensação.

• Vibração.

• Precisão da calibração.

• Efeitos da velocidade do som.

(c) Ao instalar o 7812 em uma tubulação, recomendamos que a redução de 10% não seja excedida na área

da seção transversal no ponto de inserção, para garantir o efeito mínimo sobre a pressão.

(d) Adequação da amostra de extração, filtragem e condicionamento para evitar que sujeira ou condensados

causem a interrupção do funcionamento do 7812.

(e) Interação entre a instalação do 7812 e o medidor de vazão.

(f) Gás não registrado, que passa através do 7812, mas não passa pelo medidor de vazão.

(g) O sistema de testes (por exemplo, sistemas de vácuo, gás de calibração, etc.)

(h) O uso de medidores 7812 duplicados para comparação do desempenho e provisão do alarme

automático.

(i) Acessibilidade aos componentes do sistema para teste e manutenção.

3-1

Manual de instalação e manutenção Medidor de densidade do gás 7812

Esses pontos são considerados mais detalhadamente nos próximos parágrafos e nos capítulos subsequentes.

3.3 Equilíbrio da densidade

Três fatores afetam a igualdade da densidade do gás de amostra e do gás da tubulação:

(a) O gás no sensor de densidade deve ser representativo da vazão principal em relação às proporções dos

diferentes componentes do gás. Normalmente, isso é obtido melhor ao garantir que haja uma taxa de

vazão menor do gás de amostra.

(b) A pressão do gás de amostra DEVE ser aproximadamente igual à pressão da tubulação, pois a

densidade varia proporcionalmente com a pressão absoluta para um gás ideal.

(c) A temperatura do gás de amostra DEVE ser aproximadamente igual à temperatura do gás da tubulação,

pois a densidade varia inversamente com a temperatura absoluta.

3.4 Equilíbrio da temperatura

A principal consideração da instalação é sobre o equilíbrio da temperatura. Se a densidade necessária for aquela

da tubulação principal na temperatura da tubulação, é importante que o 7812 esteja na mesma temperatura.

Uma diferença de temperatura de 1°C causará um erro entre 0,3% e 0,6%, dependendo da composição do

gás. Por isso, o bom equilíbrio de temperatura entre o 7812 e o tubo é essencial e pode ser obtido:

(a) Utilizando o isolamento térmico no 7812 e na tubulação associada.

(b) Usando um tubo de amostra de entrada bem isolado.

(c) Usando o fluido de silicone e o cilindro da bolsa de ar da forma recomendada. Isso aumenta

significativamente o equilíbrio da temperatura e reduz o tempo de resposta do 7812.

(d) Usando a menor taxa de vazão de amostra aceitável.

(e) Usando a variante do 78125 montado em uma instalação de tubo transversal; isso proporciona contato

direto com o gás na linha, reduzindo assim os erros de temperatura.

A temperatura no 7812 pode ser verificada usando o PRT Classe A montado no corpo do carretel.

Para uma instalação em que a bolsa de ar seja interna, a recomendação no Capítulo 4 deste manual deve ser

seguida. O uso do fluido de silicone e de um cilindro de alumínio irá melhorar o desempenho térmico em mais

de 90% e, para que o silicone permaneça na base da bolsa de ar, a instalação deve ser vertical. Se for

preferida uma instalação não vertical, o fluido de silicone deve ser substituído por um composto dissipador de

calor.

Para instalações onde uma bolsa de ar externa é usada ou a temperatura não pode ser mantida na mesma da

tubulação, o PRT 7812 pode ser usado para corrigir a densidade medida nas condições da tubulação. Para

fazer isso, alguma forma de método de referência de densidade precisará ser utilizada.

3.5 Equilíbrio da pressão

Primeiro, é preciso definir se o gás no 7812 deve estar na mesma pressão que o gás do ponto de

rosqueamento de disparo do gás. É necessário garantir que a diferença de pressão entre o 7812 e o ponto de

rosqueamento necessário seja mantida no mínimo, garantindo que haja taxa de vazão baixa da amostra e que

os filtros relevantes não estejam causando restrição em excesso. Normalmente, recomendamos que a vazão

do gás seja controlado por uma válvula de agulha, que pode ser montada antes ou depois do 7812,

dependendo do método de instalação escolhido. É comum instalar um medidor de vazão para monitorar essa

vazão e ele é muito útil para garantir que os filtros não estejam obstruídos, o que pode causar erros em

algumas instalações.

A medição de densidade normal recomendada é considerada a partir do ponto de retorno do gás (ou ponto de

densidade). Isso reduz a importância do acúmulo de pressão nos filtros do medidor fino.

3-2

Medidor de densidade do gás 7812 Manual de instalação e manutenção

O estado dos filtros e toda queda excessiva de pressão resultante podem ser determinados pela variação da

taxa de vazão da amostra e pelo monitoramento da magnitude das mudanças resultantes na densidade. Os

filtros 7812 podem ser trocados facilmente sem desconectar a tubulação associada. Para saber mais detalhes,

consulte o Capítulo 8.

Observação: O medidor 78125, o substituto direto do 3093, é uma unidade sem filtro que é instalada em uma

instalação de tubo transversal com filtro e, assim, é mantido, por definição, na pressão da linha.

3.6 Taxa de vazão

A taxa de vazão recomendada é de 5 ±1 litros por hora, mas qualquer valor em torno de 1 a 10 litros por hora é

aceitável. (Nas taxas de vazão superiores a 10 litros por hora, a leitura da densidade começará a ficar um pouco

instável e um pequeno erro de densidade pode ser apresentado.)

Para manter esta taxa de vazão, é necessário uma pressão diferencial no 7812. Se os filtros estiverem limpos, a

taxa de vazão será de aproximadamente:

ρ

Δ

=

P

5.0Q

onde Q = taxa de vazão do gás de amostra em litros/minuto

ΔP = pressão diferencial no

7812, em mbar

ρ = densidade do gás, em kg/m

3

(Cerca de 85% dessa pressão diferencial é no filtro de 2 mícrons e o restante é no filtro de 90 mícrons.)

Esta equação indica que, para o gás natural com uma densidade de aplicação típica de cerca de 60 kg/m

3

, é

necessária uma pressão diferencial de aproximadamente 1,66 mbar para manter uma taxa de vazão de 5 litros

por hora. A Figura

3-1 mostra a queda de pressão no 7812 para uma aplicação típica de gás natural.

A taxa de vazão depende da densidade do gás, que é afetada pela composição, temperatura e pressão do gás.

Os dois primeiros parâmetros não devem mudar subitamente, pois isso resultaria em uma mistura não

homogênea no tubo e em medições inválidas por outros motivos. A pressão pode mudar rapidamente, mas esta

alteração será transmitida para o medidor de densidade muito rapidamente, independentemente da taxa de

vazão do gás de amostra.

Para muitos sistemas, a pressão diferencial disponível criaria uma taxa muito alta para medição precisa da

densidade e confiabilidade máxima do 7812. Uma taxa de vazão baixa ajuda a atingir o equilíbrio da pressão e

da temperatura, bem como aumentar a vida dos filtros, reduzindo o transporte de qualquer condensado. Por

isso, é normal incluir uma válvula de controle de vazão na tubulação de amostra.

3-3

Manual de instalação e manutenção Medidor de densidade do gás 7812

Figura 3-1: Queda de pressão no 7812

3.7 Tempo de resposta

Vários tempos de resposta diferentes precisam ser considerados:

(a) A resposta às mudanças de pressão é instantânea.

(b) A resposta às mudanças de temperatura é o mesmo tempo de resposta da tubulação. Para uma resposta

mais rápida, seria necessário usar o 7812 PRT.

(c) A resposta às mudança na composição: depende da taxa de vazão e do volume morto.

Por exemplo: volume do 7812 40cc

Volume do filtro 60cc

Volume do medidor (se a jusante do 7812) 40cc

Volume do tubo 60cc

Tempo de resposta em 4 l/h = 3 minutos

Para melhorar o tempo de resposta, o tubo de entrada deve ser curto e de diâmetro pequeno e todos os filtros

de entrada adicionais devem ser de baixo volume.

3-4

Medidor de densidade do gás 7812 Manual de instalação e manutenção

3.8 Deposição, corrosão, condensação e vibração

A prevenção de deposição, corrosão e condensação do elemento de detecção de vibração do cilindro são

essenciais para que o desvio na calibração e/ou o mau funcionamento sejam evitados. Além disso, é necessário

restringir o nível de vibração experimentado pelo

7812.

DEPOSIÇÃO

A deposição de sólidos no cilindro causará um aumento na massa vibratória e, consequentemente, uma

redução na frequência de vibração. A leitura de densidade do

7812 será alta em relação à densidade real do

gás. A deposição em massa pode fazer com que a oscilação seja interrompida por completo, através do

preenchimento dos espaços entre as bobinas e as paredes do cilindro.

Um filtro de tamanho apropriado é instalado em todas as unidades

7812 (exceto na 78125), nas passagens

internas e externas de gás, para remover qualquer partícula sólida que possa estar presente no gás de amostra.

O filtro externo é incorporado para proteção caso ocorra a reversão da vazão. Esses filtros podem ser trocados

em campo sem a remoção de nenhuma tubulação associada.

Se o gás apresentar muita sujeira, recomendamos que um filtro externo seja instalado na seção de entrada da

linha de amostra. Isso deve estar em uma área suficiente para causar apenas uma queda de pressão

insignificante na taxa de vazão máxima, mas de pequeno volume para fornecer tempo de resposta adequado

para as mudanças na composição do gás.

CORROSÃO

A corrosão do elemento do cilindro reduzirá sua rigidez e sua massa de acordo com o comprimento da unidade,

mas como sua rigidez é de maior importância, a corrosão causará uma redução na frequência ressonante.

Portanto, a leitura de densidade do

7812 será alta em relação à densidade real do gás. A corrosão em massa

pode causar a parada da oscilação devido às partículas corroídas que bloqueiam o espaço, conforme

mencionado acima.

Para evitar a corrosão do elemento de detecção e do seu sistema de manutenção, o componentes do gás do

processo devem ser compatíveis com Ni-Span-C 902. Outros materiais que entram em contato com a vazão de

gás são: aço inoxidável 316 S13, aço inoxidável AMS5643, Stycast 2850FT do tipo Emmerson e Cummins,

Catalyst 11, ferro Permendur e filtros de aço inoxidável AISI316.

É preferível que todos os vestígios de elementos corrosivos presentes no gás de processo que são susceptíveis

de atacar esses materiais sejam removidos por uma coletor absorvente adequado, ou outro método, antes da

amostra de gás passar pelo

7812. Em geral, é importante que o gás esteja suficientemente seco para que não

haja formação de gotas de água, pois isso, na presença de determinados gases, causará corrosão.

Como orientação geral, as propriedades do Ni-Span-C 902, em relação à resistência à corrosão, estão entre

aquelas do ferro inoxidável e do aço inoxidável. Se houver dúvidas quanto às propriedades de corrosão de um

gás, procure orientação e, se necessário, realize testes.

CONDENSAÇÃO

A condensação da água ou de outros vapores líquidos no elemento de detecção causará efeitos similares aos

da deposição de sólidos, exceto que os efeitos desaparecerão e ocorrerá uma nova evaporação.

Se a vazão de gás estiver úmida ou quase no ponto de condensação, poderá ocorrer a a condensação dentro

do

7812 e toda condensação no elemento de detecção causará os efeitos descritos acima. Como o cilindro

vibratório é muito fino, sua capacidade térmica é muito baixa em comparação com o corpo pesado da unidade.

É muito provável que o elemento de detecção atinja a temperatura da vazão de gás muito rapidamente e a

condensação tem mais probabilidade de ocorrer no revestimento externo e em outras partes do componente.

Para determinadas aplicações, talvez seja necessário usar um tubo de amostra no ponto de disparo do gás para

evitar a transferência da condensação ou incluir um coletor de condensação na linha da amostra.

VIBRAÇÃO

O 7812 pode tolerar vibração de até 0,5 g, mas os níveis em excesso podem afetar a precisão das leituras. Em

situações nas quais existe a probabilidade disso ser encontrado, juntas antivibração (número de peça

78123723A) devem ser usadas, conforme detalhado na seção 4.5.1. Isso reduzirá os efeitos a um fator mínimo

de 3, em níveis de até 10 g e 2200Hz.

3-5

Manual de instalação e manutenção Medidor de densidade do gás 7812

3.9 Instalações recomendadas para unidade de bolsa de ar 78121/2/3/4

3.9.1 Método de recuperação de pressão

O método de recuperação de pressão é o método de instalação mais comum para medição de orifícios e é

recomendado no manual de medição do ‘Instituto do Petróleo, Parte XV, Sistemas de Medição’.

O mostrado na Figura

3-2 é recomendado como um método conveniente para obter uma taxa de vazão ideal,

bem como proporcionar um meio para a verificação das condição dos filtros do

7812 e a calibração do sensor.

A densidade é medida no rosqueamento a montante da placa de orifício para o qual o fator de expansão

‘relevante deve ser usado.

Recomendamos que a tubulação de entrada da amostra e a bobina de condução de aquecimento sejam feitas

de tubulação de instrumento de 6 mm, e a tubulação de retorno da amostra (do

7812), da tubulação de 12 mm.

A bobina de condução de aquecimento deve estar firmemente presa à superfície externa do medidor para

garantir que a temperatura do gás que está sendo medida seja o mais próximo possível daquela da vazão do

gás principal. Todo o arranjo deve ser envolvido em revestimento térmico com pelo menos 100 mm de

espessura.

A instalação mostrada na Figura

3-2 tem as seguintes características:

• Não há desvio da placa de orifício.

• A vazão é atingida porque a pressão após o orifício é menor do que a montante.

• A queda de pressão nas válvulas e filtros não afeta a leitura, pois a pressão na saída e dentro do

7812 é

idêntica ao ponto a montante do orifício. Portanto, se não houver manutenção dos filtros, a vazão será

reduzida, mas a leitura da densidade não apresentará erro.

• O fator correto de expansão do ponto a montante deve ser usado nos cálculos de vazão do orifício.

• A densidade medida no ponto de densidade é usada no cálculo da vazão de massa conforme especificado

pela ISO 5167 e AGA3.

Figura 3-2: Método de recuperação de pressão

3-6

Medidor de densidade do gás 7812 Manual de instalação e manutenção

3.9.2 Procedimento de instalação

CONFIGURAÇÃO

Todos os procedimentos descritos nesta seção devem ser realizados quando a taxa de vazão do gás na

tubulação principal estiver na taxa de vazão nominal do projeto. Se essa condição não puder ser obtida de modo

conveniente, o percentual de desvios da densidade deverá ser ajustado de maneira adequada.

1. Feche a válvula de ventilação S3. Abra totalmente a válvula de controle de vazão T1. Abra totalmente e de

modo lento e cuidadoso a válvula S1 e, em seguida, a S4.

2. Aguarde pelo menos 15 minutos para realizar a purga e a estabilização da temperatura do 7812.

3. Feche a válvula de isolamento S1. Isso resultará em uma alteração na densidade indicada. Registre

imediatamente o valor da densidade obtida, que deve ser a densidade no ‘ponto de densidade’.

4. Abra novamente a válvula S1 e ajuste imediatamente a válvula de controle de vazão para proporcionar uma

leitura de densidade de 0,02% acima da observada na operação 3.

5. Feche novamente a válvula S1 e verifique se a densidade diminui em cerca de 0,02%.

6. Retorne a válvula S1 para a sua posição totalmente aberta.

Observações:

• O valor de 0,02% é considerado ideal para a maioria dos sistemas. No entanto, se for necessária uma

resposta mais rápida, a abertura da válvula de controle de vazão T1 criaria um valor percentual maior.

• Se a densidade aumentar em mais de 0,02% com a válvula T1 na sua configuração mínima, o fechamento

parcial da válvula S1 reduziria a taxa de vazão e o aumento de densidade resultante. Entretanto, esta

situação sugere que a válvula de controle de vazão é muito grande para a aplicação e que ela deve ser

substituída por um tipo mais adequado.

• Todas as válvulas de isolamento devem ser do tipo FULL-BORE (passagem integral) para evitar a restrição

desnecessária.

VERIFICAÇÃO DO FILTRO

1. Registre a leitura da densidade presente sem alterar nenhuma configuração da válvula.

2. Feche a válvula de isolamento S1 e observe a leitura da densidade.

(a) Se a leitura foi reduzida em mais de 0,01%

da registrada em 1, então, pode-se presumir que os filtros

do

7812 estão razoavelmente limpos.

(b) Se a leitura foi reduzida em menos de 0,01% da registrada na operação 1, recomendamos que os filtros

do

7812 sejam substituídos ou totalmente limpos e, em seguida, o sistema seja otimizado conforme

detalhado na Seção

3.7.

3. Após a verificação do filtro, retorne a válvula S1 para a sua posição totalmente aberta.

VERIFICAÇÃO DO TEMPO DE RESPOSTA

1. Feche as válvulas S1 e S4 para isolar o 7812 e abra a válvula S3 para ventilá-lo.

2. Pressurize o 7812 através da válvula S3 com um gás diferente do que está dentro da tubulação e a uma

pressão similar à da tubulação. Feche a válvula S3 e aguarde 15 minutos até a estabilização da

temperatura.

3. Abra a válvula S4 para expor o 7812 à pressão da tubulação. Agora, abra a S1 para permitir que o gás flua

através do

7812 em uma taxa estabelecida e meça o tempo que demora para o 7812 se estabilizar. Esta

deve ser uma boa indicação da resposta do

7812 a uma mudança na composição do gás.

3-7

Manual de instalação e manutenção Medidor de densidade do gás 7812

GERAL

Normalmente, um filtro adicional é instalado no filtro do medidor

7812 para garantir gás limpo e seco. Em geral,

é usado um filtro coalescedor Balston 85 (número do acessório/peça de reposição 450600770) ou um Balston

95S-4 (número do acessório/peça de reposição 450600810), mas você pode usar qualquer filtro equivalente.

As válvulas de isolamento devem ser incluídas na instalação para que ao medidor

7812 possa ser isolado da

tubulação para troca do filtro sem precisar desligar a tubulação.

Os pontos de entrada e saída do gás devem ser projetados de forma que eles não coletem nenhum líquido que

possa ser condensado na parede do tubo.

3.9.3 Outros métodos

Para muitos outros métodos, a densidade é necessária nas condições de pressão da entrada do 7812. Nesses

casos, toda queda de pressão nos filtros e tubos causará um pequeno desvio. Isso é minimizado colocando a

válvula de controle a montante do medidor e controlando a vazão no nível recomendado.

Figura 3-3: Método da pressão diferencial

A instalação mostrada na Figura

3-3 pode ser usada com medição de orifícios ou turbinas de gás. Com turbinas

de gás, é comum ter um ponto de rosqueamento no corpo da turbina que, neste caso, seria usado no lugar do

rosqueamento a jusante. As características importantes são:

• A vazão de amostra desvia do medidor, mas deve ser baixa o suficiente (5 l/h) para não ser considerada.

• A densidade medida é a densidade a jusante que é o ponto necessário mais comum.

• As quedas de pressão nos filtros causarão erros de densidade, se forem muito grandes.

• A válvula de controle e o medidor de vazão podem ser montados em uma das laterais do

7812 para se

adequar à instalação e dependem de onde está o ponto de densidade. Por exemplo, se o ponto de

densidade a jusante for necessário em uma aplicação de orifício, a válvula de agulha e o medidor de vazão

estariam a montante do

7812 para reduzir a perda de pressão antes da medição.

Se uma queda de pressão conveniente não estiver disponível para gerar uma vazão de amostra, a instalação

mostrada na Figura

3-4 poderá ser usada. O gás pode ser ventilado para explosão ou, em alguns casos, para a

atmosfera. Nesta instalação, toda a pressão da tubulação está disponível como uma queda de pressão. Por isso,

deve-se tomar cuidado para garantir que a vazão seja controlada de forma adequada pela válvula de controle.

Para aplicações de alta pressão, um sistema de recebimento de dois estágios pode ser necessário para evitar o

congelamento.

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Micro Motion Medidor de densidade do gás 7812 Guia de instalação

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