Medidores de caudal mássico térmico
Ao contrário dos medidores de caudal tradicionais que medem o caudal volumétrico, os medidores de caudal mássico térmico fornecem medições diretas do caudal mássico, tornando-os altamente precisos e eficientes para aplicações de caudal de gás. Estes medidores são particularmente úteis em indústrias onde a medição precisa do caudal de gás é crítica, como o processamento químico, o fabrico de semicondutores e a monitorização ambiental. São também conhecidos pela sua capacidade de funcionar sem peças móveis, o que reduz os requisitos de manutenção e aumenta a durabilidade.
Princípios de funcionamento do caudalímetro de massa térmica
O princípio de funcionamento de um medidor de caudal mássico térmico baseia-se em transferência de calor. O medidor consiste em dois sensores de temperatura posicionados ao longo do percurso do fluxo de gás:
- Um sensor aquecido (sensor ativo).
- Um sensor de referência (sensor passivo).
O sensor aquecido adiciona energia (calor) ao fluxo de gás, enquanto o sensor de referência mede a temperatura ambiente do gás. A quantidade de calor perdida do sensor aquecido para o gás é proporcional ao caudal mássico. O medidor calcula o caudal utilizando um dos seguintes métodos:
Dois métodos comuns de medição de caudal térmico:
- Método do diferencial de temperatura constante (CTD)
- O medidor mantém uma diferença de temperatura constante entre o sensor aquecido e o sensor de referência.
- A potência necessária para manter esta diferença é diretamente proporcional ao caudal mássico.
- Método da potência constante
- O sensor aquecido recebe uma alimentação eléctrica constante.
- A diferença de temperatura entre os sensores é medida e o caudal mássico é calculado com base na perda de calor.
A vantagem destes princípios é que não dependem da pressão ou da temperatura do gástornando os medidores de caudal mássico térmicos altamente fiáveis para a medição direta do caudal mássico.
Meios para medidores de caudal mássico térmico
Os caudalímetros de massa térmica são concebidos especificamente para medir gases em vez de líquidos. Seguem-se os tipos de gases que podem ser medidos com estes medidores:
1. Gases industriais comuns
- Ar - Utilizado em HVAC, aeração e ventilação industrial.
- Oxigénio (O₂) - Essencial em aplicações médicas, farmacêuticas e de soldadura.
- Azoto (N₂) - Utilizado habitualmente em embalagens de produtos alimentares e nas indústrias químicas.
- Dióxido de carbono (CO₂) - Utilizado na carbonatação de bebidas e na monitorização de estufas.
- Árgon (Ar) - Encontrado nas indústrias de soldadura e de fabrico de metais.
- Hélio (He) - Utilizado em criogenia e deteção de fugas.
2. Gás natural e biogás
- Metano (CH₄) - Utilizado na produção de energia e na monitorização de combustíveis.
- Hidrogénio (H₂) - Importante em aplicações de células de combustível.
- Biogás - Monitorização de projectos de energias renováveis e de estações de tratamento de resíduos.
3. Gases especiais
- Amoníaco (NH₃) - Utilizado em refrigeração e fertilizantes.
- Hexafluoreto de enxofre (SF₆) - Utilizado como isolante elétrico em aplicações de alta tensão.
Enquanto os medidores de caudal mássico térmico se destacam na medição de gás, não são adequados para a medição do caudal de líquidos devido a diferenças nas propriedades de transferência de calor.
Vantagens do medidor de caudal mássico térmico
- Medição direta do caudal mássico: Ao contrário dos caudalímetros volumétricos, os caudalímetros mássicos térmicos permitem a medição do caudal mássico sem necessidade de compensação adicional de temperatura ou pressão.
- Elevada precisão para caudais baixos: Excelente para medir caudais de gás baixos onde outros caudalímetros podem ter dificuldades.
- Sem partes móveis: Reduz os custos de manutenção e aumenta a fiabilidade ao longo do tempo.
- Queda de pressão mínima: O design garante que a perda de pressão é insignificante, tornando-o ideal para aplicações de baixa pressão.
- Vasta gama de aplicações: Adequado para monitorização de processos, medição de emissões e distribuição de gás.
Como escolher o medidor de caudal mássico térmico correto
Ao selecionar um medidor de caudal mássico térmico, considere os seguintes factores:
- Tipo de gás - Assegurar que o contador é compatível com o gás que está a ser medido.
- Gama de caudal - Escolher um medidor que se adeqúe aos caudais de gás previstos.
- Condições de funcionamento - Considerar a temperatura, a pressão e os potenciais contaminantes.
- Tipo de instalação - Determinar se um inserção ou em linha que melhor se adapta ao seu sistema.
- Requisitos de exatidão - Assegurar que o medidor satisfaz o nível de precisão pretendido.