Medição de vazão de escoamentos bifásicos utilizando tubo de Venturi ou placa de orifício associados a um sensor de fração de vazio com campo elétrico girante

AUTOR(ES)

Jorge Luiz Goes Oliveira

DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

A medição em tempo real das vazões mássicas em escoamentos bifásicos líquido-gás, sem a separação das fases, é a solução mais adequada para a redução dos custos e dos desperdícios, aumento da produtividade e melhora da qualidade da produção da tradicional indústria do petróleo e gás natural, justificando a substituição dos custosos e tradicionais separadores de fases. Nesse contexto, é proposto um sistema de medição de vazão composto de um tubo de venturi ou placa de orifício associados a um sensor de fração de vazio média, por impedância elétrica. O sensor opera no modo resistivo e é alimentado por um campo elétrico girante em quatro pares de eletrodos. Os resultados obtidos são comparados com as vazões medidas por rotâmetros instalados antes da seção em que é feita a mistura de ar e água. Apesar de não ser o objetivo principal do trabalho, foi demonstrada a capacidade de se utilizar o sensor de fração de vazio para fazer a identificação dos regimes de escoamento bifásico. Os testes foram realizados em uma bancada experimental de escoamentos bifásicos adiabáticos ar-água a pressões máximas de 3 bar e títulos inferiores a 0,011, na direção vertical ascendente e na horizontal. As vazões mássicas máximas para a água e o ar foram de 4000 kg/h e 50 kg/h, respectivamente, e os padrões de escoamento testados foram o borbulhado, o pistonado e o anular. O trabalho é dividido em duas partes: na primeira, é apresentada a calibração do sistema de medição de fração de vazio através de vávulas de fechamento rápido, sendo analisados os sinais provenientes do sistema transdutor, e, na segunda parte, é apresentado um estudo comparativo entre o venturi e a placa de orifício em sistemas bifásicos ar-água. Na última, são analisados os parâmetros bifásicos como o título, o fator de escorregamento e a vazão mássica total a partir de correlações e modelos da literatura. A comparação entre as vazões previstas por correlações e os resultados experimentais para os padrões borbulhado e pistonado indicam valores de RMS dos desvios de 6,8 % para a correlação de Chisholm (1967), com tubo de venturi na direção vertical ascendente, e de 5,5 % para a correlação de Zhang et al. (2005), com placa de orifício na mesma direção.

ASSUNTO(S)

engenharia mecanica engenharia mecânica escoamento bifásico

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