VA 500 - Sensor de fluxo para ar comprimido e gases
Interface Modbus-RTU (RS 485), saída analógica 4 ... 20 mA e pulso como padrão
Detalhes
Por que razão vale a pena medir o caudal de ar comprimido
A medição de consumo revela as quantidades necessárias a cada máquina, departamento ou linha de produção e como o consumo de ar comprimido se distribui ao longo do dia. Desta forma, é possível atribuir os custos internamente de acordo com o consumo e utilizá-los como indicador na gestão de energia segundo a norma ISO 50001 ou na auditoria energética segundo a norma EN 16247-1. A carga de base após o fim do turno indica a existência de vazamentos e de consumidores contínuos; as medições realizadas antes e depois de uma medida permitem avaliar a sua eficácia. Os perfis de carga, com picos e carga de base, constituem ainda uma base de dados para o planeamento de condutas, secadores e compressores. O VC 600 permite esta medição de consumo também em condutas existentes sem necessidade de intervenção na conduta, uma vez que efetua a medição a partir do exterior.
Como funciona a medição por ultrassons do tipo «clamp-on» em ar comprimido e gáses
O VC 600 é um medidor de fluxo por ultrassons que utiliza o método do tempo de propagação. «Clamp-on» significa que o sensor efetua a medição a partir do exterior – sem intervenção, muitas vezes também designado como não invasivo. Dois transdutores piezoelétricos na unidade do sensor emitem sinais ultrassónicos alternadamente a favor e contra o fluxo, através da parede do tubo. A partir da diferença de tempo de propagação, calcula-se a velocidade do fluxo; a partir da velocidade e da secção transversal do tubo, calcula-se o caudal volumétrico. A dificuldade no caso dos gases: estes conduzem o som significativamente pior do que a água, pelo que apenas uma pequena parte da energia sonora atravessa a parede do tubo e chega ao gás. A unidade de sensor do VC 600 está, por isso, adaptada à espessura da parede do tubo, de modo a que já a baixas pressões chegue sinal suficiente; a partir de 3 bar(ü), o aparelho efetua medições fiáveis em tubos metálicos. O ruído parassita que percorre a parede do tubo é absorvido pelo tapete de amortecimento no sistema de fixação rápida.
Montagem com meias-conchas e dispositivos de fixação rápida sem intervenção na conduta
O sistema de fixação rápida em aço inoxidável 1.4404 é composto por duas meias-conchas com tapete de amortecimento integrado. É colocado à volta do tubo, numa zona sem pintura, e fechado alternadamente com os quatro fechos rápidos; os fechos apertam as meias conchas uniformemente contra o tubo, de modo a que os transdutores estabeleçam contacto total. Em seguida, a unidade de sensores é colocada e fixada com dois parafusos M4. Não são necessários gel de ultrassons nem almofadas de acoplamento; a distância entre os transdutores é determinada pela unidade de sensor e não é necessária mais do que uma chave de fendas.
Selecionar a unidade de sensor e o sistema de fixação rápida para tubos de 25 a 90 mm
O sistema de fixação rápida é escolhido de acordo com o diâmetro exterior do tubo, estando disponível em dez tamanhos, de 25 a 90 mm (¾″ a 3″). A unidade de sensores está disponível em duas versões, adaptadas a espessuras de parede de 1,5 a 2,2 mm e de 2,2 a 5,0 mm; ambas são compatíveis com todos os tamanhos do sistema de fixação rápida. Quem pretender medir tubos de vários tamanhos só precisa, portanto, de sistemas de fixação rápida adicionais, não de um segundo aparelho. O que é determinante é o diâmetro exterior, não o diâmetro nominal: Um tubo de aço DN 50 tem 60,3 mm, um tubo de alumínio «50» tem 50 mm e um tubo de aço inoxidável conforme a norma DIN EN 10357 tem 53 mm. Por isso, no código de encomenda, apenas o sistema de fixação rápida inclui o código do tamanho do tubo.
Posição em funcionamento: calcular o fluxo volumétrico padronizado diretamente no aparelho
Um assistente de configuração orienta o utilizador na introdução do diâmetro interior, espessura da parede, pressão e temperatura; a pressão e a temperatura podem ser valores fixos ou ser fornecidas continuamente por sensores externos. Por fim, o assistente verifica a qualidade do sinal e confirma-a. O VC 600 efetua ele próprio a conversão para as condições de referência selecionadas, de fábrica de acordo com a norma ISO 1217, e, na qualidade de contador de ar comprimido, soma o consumo; através de Bluetooth, a aplicação CS SensorApp apresenta valores em tempo real e o histórico.
Instalação posterior de medição de caudal durante o funcionamento
Os pontos de medição típicos para a adaptação posterior são a conduta de abastecimento a jusante do secador, ramificações para pavilhões ou centros de custos, a conduta de alimentação de uma máquina com consumo significativo e condutas de alta pressão a jusante de um booster; o consumo de azoto também pode ser assim atribuído a pontos de consumo específicos. A conduta permanece fechada, não sendo criada nenhuma nova ligação em contacto com o fluido. Os valores medidos são enviados, através da interface selecionada, para um registador de dados como o DS 500 ou diretamente para o sistema de gestão de energia.
Perguntas frequentes sobre a medição de fluxo do tipo «clamp-on» com o VC 600
| Característica | VC 600 |
| princípio de medição | Diferença de tempo de propagação de ultrassons, Clamp-on |
| gama de medição | 0,08–20 m/s (F1); 0,08–25 m/s (F2) |
| precisão | ±1,5 % do valor medido ±0,3 % do valor final |
| Diâmetro exterior do tubo | 25–90 mm (¾″–3″); diâmetros nominais maiores a pedido |
| Espessura da parede | 1,5–5,0 mm (unidade do sensor B1 1,5–2,2 mm, B2 2,2–5,0 mm) |
| Materiais do tubo | Aço, aço inoxidável, alumínio |
| Pressão na conduta | a partir de 3 bar(ü); limitada para cima pela conduta, não pelo sensor; adequação para condutas de alta pressão de acordo com os dados da conduta e de funcionamento |
| Gás | Ar comprimido, nitrogênio; outros a pedido |
| Calibração | de fábrica com certificado de calibração; padrão através da constante do gás (D1), ajuste com gás real para o gás selecionado (D2); recalibração mediante envio da unidade do sensor |
| temperatura | Conduta −30 … +80 °C, ambiente −20 … +70 °C |
| Condições de referência | ISO 1217 (20 °C, 1 000 mbar), DIN 1343 (0 °C, 1 013,25 mbar), 15 °C/981 mbar, 15 °C/1 013,25 mbar |
| Entradas | Pressão 4–20 mA ou Modbus RTU (PTS 500); Temperatura Pt100/Pt1000 ou 4–20 mA |
| Saídas, consoante a versão | I1: 4–20 mA + RS 485 Modbus RTU · I2: 4–20 mA + IO-Link · I3: Ethernet com PoE, Modbus TCP + 4–20 mA + RS 485 · I4: M-Bus + 4–20 mA + RS 485 Modbus RTU; Bluetooth para a aplicação CS SensorApp |
| Visor, memória | Ecrã tátil; leitura do contador; registador de dados de 50 MB (aprox. 2 anos a intervalos de 10 min) |
| Alimentação, grau de proteção, local de instalação | 18–36 VCC, 7 W; IP 65; uso em interiores, não em zonas com risco de explosão |
Exemplos para ar comprimido a 7 bar (sob pressão) e 20 °C, volume normalizado segundo a norma ISO 1217, valor final a 20 m/s. A tabela completa para cada sistema de fixação rápida encontra-se na ficha técnica.
| Diâmetro interior | Gama de medição a 7 bar (sob pressão) |
| 21,7 mm | 0,85–213 m³/h |
| 41,9 mm | 3,18–794 m³/h |
| 50,0 mm | 4,52–1 130 m³/h |
| 60,3 mm | 6,58–1 644 m³/h |
| 80,9 mm | 11,84–2 960 m³/h |
Um sensor térmico é inserido na conduta, o que requer uma válvula esférica ou uma seção de medição; o VC 600 fica montado no exterior do tubo. Mede a velocidade do fluxo ao longo da secção transversal do tubo e, com base na pressão e na temperatura, converte os valores para o volume normalizado; um sensor térmico mede diretamente o caudal mássico e, para tal, necessita de conhecer o tipo de gás.
A maioria dos medidores de caudal do tipo «clamp-on» está concebida para líquidos. Os gáses conduzem o som de forma significativamente menos eficaz, pelo que é necessária uma unidade de sensor capaz de transmitir um sinal suficiente através da parede do tubo. O VC 600 foi desenvolvido para esse fim e efetua medições em tubos metálicos a partir de 3 bar(ü).
A pressão mínima é de 3 bar (sob pressão). O limite superior não é determinado pelo sensor, mas sim pela conduta, uma vez que o aparelho se encontra no exterior e não é submetido à pressão. Como a gama de medição é indicada em velocidade de fluxo real, o VC 600 regista grandes fluxos volumétricos padronizados em condições de alta pressão: A 40 bar (sob pressão) e com um diâmetro interno de 50 mm, 20 m/s correspondem a cerca de 5 800 m³/h, com base em 20 °C e 1 bar absoluto, como aproximação do gás ideal.
Todos os três, cada um com a sua função específica. O diâmetro exterior determina o sistema de fixação rápida; mede-se com um paquímetro ou através da circunferência (circunferência dividida por 3,14). A espessura da parede determina a versão do produto da unidade de medição – 1,5 a 2,2 mm ou 2,2 a 5,0 mm – e é incluída no cálculo; caso seja desconhecida, o medidor de espessura CS 0495 mede-a a partir do exterior do tubo montado. O diâmetro interior resulta do diâmetro exterior menos duas vezes a espessura da parede. Este determina a secção transversal do tubo, a partir da qual o VC 600 realiza o cálculo do caudal volúmico e do consumo, pelo que tem de estar correto: No caso de um tubo de aço com diâmetro nominal de 50 mm (60,3 × 3,6 mm), uma subestimação de 1 mm na espessura da parede distorce o caudal volúmico em cerca de 8 %. A diâmetro nominal, por si só, não é suficiente; o material do tubo e a norma a que este está sujeito ajudam a determinar com segurança o diâmetro exterior e a espessura da parede.
Nas redes de ar comprimido, basta um sensor de pressão relativa como o PTS 500 ou o CS 16: O VC 600 converte um valor fixo de pressão atmosférica de 1 000 ou 1 013,25 mbar para a pressão absoluta, necessária para o cálculo do volume normalizado. Uma variação da pressão atmosférica de 30 mbar altera o volume normalizado a 7 bar (sob pressão) em apenas cerca de 0,4 %. Também é possível ligar um sensor de pressão absoluta e ajustá-lo no aparelho.
Porque a parede do tubo determina a quantidade de som que penetra no gás. A unidade do sensor está adaptada a um intervalo de espessuras de parede, para que seja recebido um sinal suficiente mesmo a baixa pressão. Uma versão abrange 1,5 a 2,2 mm, a outra 2,2 a 5,0 mm. Ambas são compatíveis com todos os sistemas de fixação rápida.
Uma parte do ultrassom prossegue pela parede do tubo e é refletida em flanges, costuras de soldadura e ligações aparafusadas. O tapete amortecedor no sistema de fixação rápida absorve este ruído estrutural na unidade do sensor. Se houver uma flange próxima do ponto de medição ou se o tubo for muito rugoso, isso pode afetar o sinal. Nesse caso, são úteis braçadeiras de amortecimento à frente e atrás do sensor, adequadas ao diâmetro do tubo e a uma distância máxima de 50 mm do sistema de fixação rápida.
Em tubos de aço, aço inoxidável e alumínio com diâmetro exterior de 25 a 90 mm e espessura de parede de 1,5 a 5,0 mm. Os sistemas de tubos de alumínio para ar comprimido com diâmetros de 25 a 80 mm enquadram-se nesta gama. O local de montagem deve estar isento de tinta, ferrugem e costuras de soldadura.
±1,5 % do valor medido ±0,3 % do valor final, ou seja, o mesmo valor que nos sensores térmicos VA 550 e VA 570 na versão padrão. Para tal, é necessário que os dados do tubo tenham sido introduzidos corretamente e que o ponto de medição cumpra as condições de montagem.
Apresenta-a como carga de base: o que ainda circula após o fim do turno deve-se a vazamentos e a consumidores contínuos. No caso de quantidades residuais muito pequenas, acordamos consigo a gama de medição e a incerteza de medição. O ponto de fuga específico é posteriormente localizado com o detetor de fugas LD 500 ou com a câmara acústica LeakCam 600.
Cada VC 600 é calibrado no banco de ensaio de caudal da CS INSTRUMENTS antes da entrega e é fornecido com um certificado de calibração. Para a recalibração, basta enviar apenas a unidade do sensor; o sistema de fixação rápida permanece no tubo.
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