Desenvolvimento de medidor de vazão de gás por ultra-som : modelagem, protótipo e testes

Abstract

The use of transit time ultrasonic flow measurement technique has increased very quickly in the last years, so that it is urgently necessary to develop Brazilian technology in this instrumentation field. This work presents the development of a transit time flow meter prototype, called MEVUS, devoted to measurement of gas flows. It presents the mathematical modeling of the governing physical process of the interaction between the ultrasonic wave and the flow that one wants to measure, which is supposed completely developed in a circular pipe. It also presents a systematization of the uncertainty analysis related to the measurement process. The process of conception, analysis and design of the prototype is equally described, so that the reader can easily understand the problems found during the development, highlighting the proposed solutions and the feedback of the creation process of MEVUS Medidor de Vazão por Ultra-Som (Ultrasonic Flowmeter). Performance tests were conducted in the Flow Machines Laboratory of the Mechanical Engineering Department UFES. They are clearly described. The conclusions are presented, as well as the suggestions for future works

A medição ultra-sônica por tempo de trânsito vem alargando velozmente seu campo de aplicação nos últimos anos, havendo, sem dúvida, a necessidade urgente de desenvolvimento de tecnologia brasileira neste campo da instrumentação. O trabalho apresenta o desenvolvimento de um protótipo, batizado de MEVUS, para medidor de vazão ultra-sônico por tempo de trânsito voltado à medição de vazão de gás. Desenvolve-se a modelagem matemática do processo físico que governa a interação entre a onda ultra-sônica e o escoamento que se deseja medir, o qual se supõe plenamente desenvolvido numa tubulação circular. Apresenta-se também a sistematização da análise de incertezas. O processo de concepção, análise e projeto do protótipo é igualmente descrito, permitindo ao leitor a compreensão dos desafios enfrentados durante as atividades, destacando as soluções propostas e realimentação do processo de desenvolvimento do MEVUS Medidor de Vazão por Ultra-Som. Os testes preliminares de desempenho conduzidos no Laboratório de Máquinas de Fluxo do departamento de Engenharia Mecânica UFES são claramente descritos, apresentando-se as conclusões e as sugestões de trabalhos futuros