Aga 3 Part 2 2000 - Ipt

AGA A GA Rep Repo o r t No No.. 3 Ori rififice ce Me Meterin tering g of Natu tural ral Gas Gas and Oth the er Relate lated d Hyd Hydro rocarbo carbon n Flu Fluid idss PART 2 Specif pecificatio ication na and nd Installation Re Requ quir ire ements Kazuto Kawakita / Giovanni do Espírito Santo IPT IP T Inst Instit itut uto o de Pesqu P esquisas isas Tecn ecnológ ológicas icas Centro de Metrologia de Fluidos Av. Prof. Almeida Prado, 532 Cidade Universitária 05508 901 São Paulo SP [email protected] Curso Sobr Sobre e Est Estim imativa ativa de Inc Incerteza ertezass na Medi Medição ção de Vazã Vazão o de Gás Gás Natural por p or Placas de d e Orif Orifício ício IPT-- TRAN IPT ANS SPETRO Recife, Reci fe, 01 e 02.0 02.03.200 3.2004 4

AGA A GA REPORT No. No . 3 ORIFICE METERING OF NATURAL GAS AND A ND OTHER RELA REL A TED HYDROC HYDROCA A RBON RB ON FLUID FL UIDS S

P ART 2 Specification and Installation Requirements Amer American ican Gas Associat Association ion American P etroleum Institute Gas P rocessors Association

Repor eportt No. 3 - 2 API 14.3.2 GP A 8185-00

F OURTH OUR TH ED EDITION, AP AP RIL 20 2000

PREFÁCIO A AG AGA Rep R epor ortt No. 3, 3, Par P artt 2 for orn nec ece e as exig exigên ência ciass de espec especif ific icaç ação ão e de inst instal alaç ação ão par ara a a mediç edição ão de vazão azão de fluidos fluidos Newt Newtonianos onianos monof monofási ásicos cos e homogê homogêneos neos ut utilizan ilizando do sist si ste emas de medição com placas de orifício orifício concêntrico concêntrico com tomadas de pressã ssão o do tipo fla fl ange ng e taps . O doc ocu ument ento ap aprese esen nta as espec especif ific icaç açõe õess par para aa constr strução e insta stalação de placas de orifício ício, tubos de mediç edição ão e co con nexõe exõess associa associad das. A utilizaç zação de placas com tomadas de pressã ssão o do tipo etalh hada ada na na AGA AGA Rep R epor ortt No.3, No.3, Par P artt 3. pipe pip e taps taps é detal

SUMÁRIO 2.1 Requisitos de Especificação e Instalação 2.2 Símbolos e Nomenclatura 2.3 Definições 2.4 Especificações da Placa de Orifício 2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.6 Requisitos de Instalação

2.1 Requisitos de Especificação e Instalação

2.1 Requisitos de Especificação e Instalação

A AGA Report No. 3, Part 2, 4th edition, 2000 traz alterações nas tolerâncias de especificações mecânicas em relação às edições anteriores da norma. Em particular, as exigências quantos aos trechos retos de tubulação foram ampliadas. Esta mudança reduz a incerteza atribuível aos efeitos de instalação a uma magnitude menor do que a incerteza do banco de dados no qual se baseia a equação de ReaderHarris/Gallagher (RG) e, portanto, não deveria afetar a incerteza previamente definida para aquela equação.

Atualização de Instalações Já Existentes O documento não exige a atualização de instalações já existentes. Entretanto, se as instalações de medição não forem atualizadas, podem ocorrer erros de medição devido ao condicionamento inadequado do escoamento nos trechos retos de tubulação de montante. A decisão sobre a atualização de instalações existentes é uma decisão que cabe às partes envolvidas.

Relação de Diâmetros βr

A norma é baseada em relações de diâmetros (βr) na faixa de 0.10 e 0.75. O uso de medidores nos extremos da faixa de βr deveria ser evitado sempre que possível. O projeto e a prática da boa de medição tendem a ser conservativas. Isto significa que o uso das tolerâncias mais apertadas na faixa de βr médios teria maiores probabilidades de proporcionar as melhores medições. A incerteza mínima para o coeficiente de descarga Cd é conseguida com βr entre 0.2 e 0.6 e diâmetros de orifícios iguais ou maiores que 0,45 polegada.

Relação de Diâmetros βr

A obtenção de um bom nível de incerteza de medição começa com um bom projeto do sistema de medição. Entretanto, dois outros fatores também são importantes: (1) a operacionalização do sistema de medição e (2) a manutenção dos medidores, não sendo nenhum dos dois tratado diretamente nesta norma. Estes fatores não podem ser tratados diretamente por uma única norma, vez que dependem das características particulares do sistema de medição, podendo diferir amplamente na vazão, no tipo de fluido e nos requisitos operacionais.

2.2 Símbolos e Nomenclatura

2.2 Símbolos / Nomenclatura Símbolo

Parâmetro

Velocidade do som Diâmetro do furo da placa calculado à temperatura do escoamento, Tf d Diâmetro do furo da placa medido à temperatura Tm dm Diâmetro do furo da placa calculado para a temper. de referência, Tr dr Diâmetro interno do tubo calculado à temperatura do escoamento, Tf D Di Diâmetro interno publicado do tubo de medição DL Comprimento do tubo de medição a jusante da placa em múltiplos de Di Dm Diâmetro interno do tubo de medição medido à temperatura Tm Dn Diâmetro nominal do tubo de medição Dr Diâmetro interno do tubo calculado para a temperatura de referência, Tr Cd Coeficiente de descarga da placa de orifício Cd(FT) Coeficiente de descarga da placa de orifício para flange taps ∆ Cd(FT) Diferença percentual entre o Cd linha de base e o Cd da instalação ∆ Cd a

Cd

2.2 Símbolos / Nomenclatura Símbolo e E f ºF l

NPS ∆

P

∆

Pavg

∆

Prms

∆

Pt

Pf

ºR Ra Re

Parâmetro Espessura do furo da placa de orifício Espessura da placa de orifício Frequência Temperatura em graus Farenheit Comprimentos recomendados para as linhas de pressão Diâmetro nominal da tubulação (Nominal Pipe Size) Pressão diferencial na placa de orifício Pressão diferencial média na placa de orifício Média quadrática da pressão diferencial na placa de orifício Pressão diferencial instantânea na placa de orifício Pressão estática do fluido na tomada de pressão Temperatura em graus Rankine Média da rugosidade absoluta Número de Reynolds

2.2 Símbolos / Nomenclatura Símbolo Tf Tm Tr

UL UL1 UL2 α α1 α2 β βm βr ε θ

Parâmetro Temperatura do fluido nas condições do escoamento Temper. da placa e/ou do tubo no momento das medições de dm e Dm Temperatura de referência (68ºF) à qual se referem dr e Dr Comprimento tubo de medição a montante da placa em múltiplos de Di UL - UL2 Compr. tubo medição desde saída retificador até placa em múltiplos Di Coeficiente linear de expansão térmica Coeficiente linear de expansão térmica do material da placa de orifício Coeficiente linear de expansão térmica do material do tubo de medição Relação entre os diâmetros d/D, calculado à temp. do escoamento, Tf Relação entre os diâmetros dm/Dm, calculado à temperatura Tm Relação entre os diâmetros dr /Dr , calculado à temp. de referência Tr Excentricidade do furo da placa de orifício Ângulo do chanfro da placa de orifício

2.3 Definições

2.3 Definições

As definições a seguir visam enfatizar os significados particulares dos termos como utilizados na norma. 2.3.1 ELEMENTO PRIMÁRIO

O elemento primário é definido como o conjunto constituído pela placa de orifício, pelo porta-placa de orifício com as suas tomadas de pressão diferencial associadas, o tubo de medição, e o condicionador de escoamento , se utilizado.

2.3.1.1 Placa de Orifício

A placa de orifício é definida como uma placa delgada com um furo circular usinado, concêntrico ao diâmetro interno da tubulação quando instalado.

2.3.1.2 Diâmetro do Furo da Placa de Orifício (d , d m , d r ) Diâmetro calculado do furo (d ): é o diâmetro interno do furo de medição da placa de orifício, determinado para a temperatura de escoamento do fluido (Tf ). É o diâmetro utilizado no cálculo da vazão. Diâmetro medido do furo (d m ): é o diâmetro interno médio do furo de medição da placa de orifício, obtido por meio de medições realizadas à temperatura da placa (Tm ) no momento da medição. Diâmetro de referência do furo (d r ): é o diâmetro interno médio do furo de medição da placa de orifício, calculado para a temperatura de referência (Tr ). É o diâmetro certificado ou gravado na placa.

2.3.1.3 Porta-placa de Orifício

O porta-placa de orifício é definido como um elemento de tubulação, tal como um um par de flanges ou uma válvula porta-placa, utilizado para portar e posicionar a placa de orifício no tubo de medição. 2.3.1.4 Tubo de Medição

O tubo de medição é definido como o conjunto dos trechos retos de tubulação a montante e a jusante da placa de orifício, incluindo os segmentos que fazem parte do porta-placa.

2.3.1.5 Diâmetro Interno do Tubo de Medição (D, Di , Dm , Dr ) Diâmetro interno calculado do tubo de medição (D): é o diâmetro interno da seção de montante do tubo de medição, determinado para a temperatura de escoamento do fluido (Tf ).

É o diâmetro utilizado nas equações da relação de diâmetros e do número de Reynolds. Diâmetro interno publicado do tubo de medição (Di ): é o diâmetro interno conforme publicado na literatura. Este diâmetro interno é utilizado na determinação dos trechos retos de tubulação das Tabelas 2-7 e 2-8.

2.3.1.5 Diâmetro Interno do Tubo de Medição (D, Di , Dm , Dr ) Diâmetro interno medido do tubo de medição (Dm ): é o diâmetro interno médio da seção de montante do tubo de medição, medido a 1 polegada a montante da face adjacente da placa de orifício e à temperatura do tubo de medição (Tm ) presente no momento da medição. Diâmetro interno de referência do tubo de medição (Dr ): é o diâmetro interno médio da seção de montante do tubo de medição, calculado para a temperatura de referência (Tr ). É o diâmetro interno certificado do tubo de medição.

2.3.1.6 Relação de Diâmetros (β, βm , βr ) Relação de diâmetros (β): é definido como o diâmetro calculado do furo da placa de orifício (d) dividido pelo diâmetro interno calculado do tubo de medição (D). Relação de diâmetros (βm ): é definido como o diâmetro medido do furo da placa de orifício (dm) dividido pelo diâmetro interno medido do tubo de medição (Dm). Relação de diâmetros (βr ): é definido como o diâmetro de referência do furo da placa de orifício (dr ) dividido pelo diâmetro interno de referência do tubo de medição (Dr ).

2.3.1.7 Condicionadores de Escoamento

Os condicionadores de escoamento podem ser divididos em duas categorias: retificadores ou condicionadores de escoamento de isolação. Os retificadores de escoamento são dispositivos que efetivamente removem ou reduzem a componente rotacional de um escoamento. Porém, podem ter pouca eficácia para proporcionar as condições de escoamento necessárias à reprodução exata dos valores do coeficiente de descarga da placa de orifício, conforme apresentado nos bancos de dados.

2.3.1.7 Condicionadores de Escoamento Os condicionadores de escoamento de isolação são dispositivos que efetivamente removem a componente rotacional do escoamento. Além disso, redistribuirem o escoamento de modo a produzir as condições de escoamento que permitem a reprodução exata dos valores do coeficiente de descarga da placa de orifício, conforme apresentado nos bancos de dados.

2.3.2 MEDIÇÃO DE PRESSÃO 2.3.2.1 Tomada de Pressão

Uma tomada de pressão é um furo usinado radialmente na parede do tubo de medição e perpendicular à linha de centro do tubo de medição ou do porta-placa. A borda interna da tomada de pressão deve ser nivelada e sem rebarbas.

2.3.2.2 Tomadas de Pressão nos Flanges (Flange taps )

Par de tomadas posicionadas da seguinte maneira: a. A linha de centro da tomada de montante está localizada a 1 polegada a montante da face mais próxima da placa b. A linha de centro da tomada de jusante está localizada a 1 polegada a jusante da face mais próxima da placa c. Ambas as tomadas de pressão, de montante e de jusante, devem estar na mesma posição radial do flange 1” 1”

2.3.2.3 Pressão Diferencial ( ∆P , ∆Pavg , ∆Pt , ∆Prms )

A pressão diferencial (∆P ) é a diferença entre as pressões estáticas medidas entre as tomadas de pressão de montante e de jusante. A pressão diferencial média (∆Pavg ) é uma média temporal da diferença entre as pressões estáticas medidas entre as tomadas de pressão de montante e de jusante. A pressão diferencial instantânea (∆Pt ) é uma medição da pressão diferencial medida em uminstante qualquer. A pressão diferencial quadrática média (∆Prms ) é a raiz quadrada da soma dos quadrados da diferença entre as pressões diferencial instantânea (∆Pt ) e a pressão diferencial média (∆Pavg ).

2.3.3 MEDIÇÃO DE TEMPERATURA ( Tf , Tm , Tr )

A temperatura (Tf ) é a temperatura do fluido em escoamento medida no ponto de medição designado. Em medição de vazão, o sensor de temperatura é inserido no escoamento para se obter a temperatura do fluido. Entretanto, se a velocidade do fluido for maior que 25% da velocidade do som no ponto de medição, deverão ser aplicadas correções para o aumento da temperatura por conta dos efeitos dinâmicos do escoamento. Deve ser assegurado que os elementos sensores de temperatura estejam acoplados ao escoamento e não ao aço do tubo de medição.

2.3.3 MEDIÇÃO DE TEMPERATURA ( Tf , Tm , Tr )

A temperatura medida é assumida como sendo a temperatura estática do fluido em escoamento. A temperatura (Tm ) é a temperatura da placa de orifício e/ou do tubo de medição no momento das medições de diâmetro. A temperatura (Tr ) é a temperatura de referência utilizada para se determinar o diâmetro de referência do furo da placa de orifício ( dr ) e/ou o diâmetro interno de referência do tubo de medição ( Dr ).

2.3.4 RUGOSIDADE MÉDIA ( Ra )

A rugosidade média ( Ra ) utilizada nesta norma é a fornecida na ANSI B46.1. É a média aritmética dos valores absolutos dos desvios de amplitude do perfil medido, tomados ao longo do comprimento de amostragem e medidos a partir da linha de centro do perfil superficial.

2.4 Especificações da Placa de Orifício

2.4 Especificações da Placa de Orifício Marcações nas placas com haste

E

Escoamento

o ã ç a l u b u t a d o n r Dm e t n i o r t e m â i D

θ

Ângulo do chanfro (45° ± 15°)

e dm

θ

Marcações nas placas sem haste

Figura 2.1 Símbolos para as dimensões da placa de orifício.

2.4.1 FACES DA PLACA DE ORIFÍCIO

As faces de montante e de jusante da placa de orifício deverão ser planas. Tolerância no desvio da planeza da placa de orifício: ≤ 1% da altura de desvio (0,01 mm/mm de altura de desvio)

A altura de desvio da planeza: (Dm - dm) / 2 O critério de planeza se aplica a quaisquer dois pontos sobre a superfície da placa de orifício dentro das dimensões do diâmetro interno da tubulação.

2.4.1 PLANEZA DA PLACA DE ORIFÍCIO 1° Método Diâmetro externo da placa de orifício Diâmetro interno da tubulação, Dm Barra paralela

Diâmetro do furo, dm

Desvio da planeza

Desvio de planeza máximo permitido =0,005 ( Dm -dm )

Figura 2.2.a - Desvio de planeza da placa de orifício (medida na borda do furo e dentro do diâmetro interno da tubulação)

2.4.1 PLANEZA DA PLACA DE ORIFÍCIO 2° Método Diâmetro externo da placa de orifício Comprimento da barra paralela, Dm h1

Barra paralela

h2

Barras paralelas perpendiculares (3)

Figura 2.2.b - Método alternativo para a determinação do desvio de planeza da placa de orifício (Desvio de planeza = h2 - h1 )

2.4.1 PLANEZA DA PLACA DE ORIFÍCIO 3° Método

h1

h3

h4

h2

dm

Dm

[ h3 +h4 ] - [h1 +h2 ] Desvio de planeza máximo = 2

Figura 2.2.c - Desvio de planeza máximo da placa de orifício

2.4.1 Rugosidade das Faces da Placa de Orifício

A rugosidade superficial das faces de montante e de jusante da placa não deverão apresentar riscos ou abrasões visíveis a olho nú e que excedam 50µin (1,27 µm) Ra. Valor do cutoff do rugosímetro: ≥ 0,03 in (0,762 mm). As faces da placa devem ser mantidas limpas e isentas de pó, gelo, areia, graxa, óleo, líquidos ou qualquer outro material estranho, por meio de um programa de inspeção regular mensal, semanal, diário etc. Danos e acúmulo de materiais estranhos na placa de orifício podem acarretar uma maior incerteza para o coeficiente de descarga [ Cd ( FT) ].

2.4.2 Borda do Furo da Placa de Orifício

A borda de montante do furo da placa de orifício deve ser uma aresta em 90° e em canto-vivo. Quando observado a olho nú, a borda de montante do furo da placa de orifício não deve refletir qualquer feixe de luz. A verificação da qualidade de acabamento da borda do furo da placa de orifício pode ser feita por comparação (feel and look the same) com outra placa de mesmo diâmetro nominal. As bordas dos furo da placa de orifício devem ser isentas de defeitos visíveis a olho nú como rebarbas, batidas, entalhes, cortes, chanfros, manchas, rugosidade excessiva etc.

2.4.3 Diâmetro ( d m ) e Cilindricidade do Furo

O diâmetro medido do furo da placa de orifício ( dm ) é definido como a média aritmética de quatro ou mais medições realizadas em posições igualmente espaçadas na borda de entrada do furo. Durante as medições, a temperatura deve ser registrada, não podendo variar mais do que ±1°F (±0.5°C). Nenhuma das quatro ou mais medições do diâmetro pode diferir em relação ao valor médio de mais do que as tolerâncias dadas na Tabela 2-1.

2.4.3 Diâmetro ( d m ) e Cilindricidade do Furo Tabela 2-1. TOLERÂNCIA DE CILINDRICIDADE PARA O DIÂMETRO DO FURO DA PLACA DE ORIFÍCIO, dm

DIÂMETRO DO FURO, dm [ pol ] a ≤0.250 0.251 - 0.375a 0.376 - 0.500a 0.501 - 0.625 0.626 - 0.750 0.751 - 0.875 0.876 - 1.000 >1.000

TOLERÂNCIA [ ± pol ] [ ± µm ] 0.0003 7.62 0.0004 10.2 0.0005 12.7 0.0005 12.7 0.0005 12.7 0.0005 12.7 0.0005 12.7 0.0005 pol/pol do diâmetro

[ ± mm ] 0.00762 0.0102 0.0127 0.0127 0.0127 0.0127 0.0127

Nota: aO uso de diâmetros abaixo de 0.45 pol não é proibido. Porém pode resultar em incertezas maiores do que as especificadas no Capítulo 14, Seção 3, Parte 1.

2.4.3 Diâmetro de Referência do Furo ( d r )

O diâmetro de referência do furo (dr ) é o diâmetro interno médio do furo de medição da placa de orifício, calculado para a temperatura de referência (Tr = 20°C). Pode ser determinado pela seguinte equação: dr =dm [ 1 +α1 (Tr - Tm )

(2.1)

onde: α1 =coeficiente de expansão térmica linear do material da placa de orifício dr =diâmetro do furo da placa calculado para temperatura de referência ( Tr ) dm =diâmetro do furo da placa medido à temperatura de medição ( Tm ) Tm Tr

=temperatura da placa de orifício no momento das medições do diâmetro =temperatura de referência do furo da placa de orifício (68°F).

Tabela 2-2 Coeficiente Linear de Expansão Térmica

Material Aço inox 304 e 316 Monel Aço carbono

Coeficiente Linear de Expansão Térmica, α [in./in.°F] [mm/mm°C] 0,00000925 0,00000795 0,00000620

0,00001665 0,00001431 0,00001116

2.4.4 Espessura do Furo da Placa de Orifício (e)

A superfície interna do furo da placa de orifício deverá possuir a forma de um cilindro de diâmetro constante, isento de defeitos como sulcos, ranhuras, arestas, buracos ou protuberâncias visíveis a olho nú. O comprimento desse cilindro é a espessura do furo (e). Espessura mínima: e ≥ 0.01dr ou e >0.005”, o que for maior. Espessura máxima: e ≤ 0.02Dr ou e ≤ 0.125dr , o que for menor, mas e não deverá ser maior que o maior valor permitido para a espessura da placa de orifício (E).

2.4.4 Espessura do Furo da Placa de Orifício (e)

Quando a espessura da placa de orifício (E) excede a espessura do furo da placa de orifício (e), exige-se um chanfro no lado de jusante do furo da placa. Nota: Placas de orifício já existentes cujas espessuras de borda atendem ao valor definido por e < 0.033Dm, não requerem ser rechanfradas a menos da necessidade de recondicionamento por outras razões.

Para facilidade de usinagem, pode ser utilizado o próximo valor menor de e, em múltiplos de 0.03125 (1/32 pol). Não são permitidas placas com furos que apresentem qualquer convergência a partir da entrada para a saída.

2.4.5 Espessura da Placa de Orifício (E)

Os valores mínimo, máximo e recomendado para a espessura (E) de placas de orifício em aço inoxidável tipos 304 e 316 são fornecidos na Tabela 2-3. Na Tabela 2-3, as pressões diferenciais máximas permitidas para as espessuras recomendadas de placa são para temperaturas de operação que não excedam 150°F (65°C). O uso de outra espessura de placa diferente da recomendada é aceitável desde que esteja dentro dos limites mínimo e máximo da Tabela 2-3; e os limites e as tolerâncias de excentricidade, espessura do furo, tomadas de pressão diferencial, e relação de pressão do fator de expansão sejam satisfeitos.

Tabela 2-3 Espessura de Placas de Orifício e Pressões Diferenciais Máximas Permitidas com Base no Limite Estrutural Diâmetro Diâm. Interno ∆P Máximo (“H2O) Espessura da Placa, E Nominal (pol) Publicado Conexões Flanges (pol) (pol) Mínimo Máximo Recom. de orifício de orifício

2

1,687 1,939 2,067

0,115 0,115 0,115

0,130 0,130 0,130

0,125 0,125 0,125

1000 1000 1000

1000 1000 1000

3

2,300 2,624 2,900 3,068

0,115 0,115 0,115 0,115

0,130 0,130 0,130 0,130

0,125 0,125 0,125 0,125

1000 1000 1000 1000

1000 1000 1000 1000

4

3,152 3,438 3,826 4,026

0,115 0,115 0,115 0,115

0,130 0,130 0,130 0,130

0,125 0,125 0,125 0,125

1000 1000 1000 1000

1000 1000 1000 1000


6

4,897 5,187 5,761 6,065

0,115 0,115 0,115 0,115

0,163 0,163 0,192 0,192

0,125 0,125 0,125 0,125

345 345 345 345

1000 1000 1000 1000

8

7,625 7,981 8,071

0,115 0,115 0,115

0,254 0,319 0,319

0,250 0,250 0,250

1000 1000 1000

1000 1000 1000

10

9,562 10,020 10,136

0,115 0,115 0,115

0,319 0,319 0,319

0,250 0,250 0,250

570 570 570

1000 1000 1000


12

11,374 11,938 12,090

0,175 0,175 0,175

0,379 0,398 0,398

0,250 0,250 0,250

285 285 285

1000 1000 1000

16

14,688 15,000 15,025

0,175 0,175 0,175

0,490 0,500 0,500

0,375 0,375 0,375

465 465 465

1000 1000 1000

20

18,812 19,000 19,250

0,240 0,240 0,240

0,505 0,505 0,505

0,250 0,250 0,250

235 235 235

1000 1000 1000


24

22,624 23,000 23,250

0,240 0,240 0,240

0,505 0,562 0,562

0,500 0,500 0,500

360 360 360

1000 1000 1000

30

28,750 29,000 29,250

0,370 0,370 0,370

0,562 0,578 0,578

0,500 0,500 0,500

180 180 1805

1000 1000 1000

spessur ssura de P lacas de Ori Orifício ício e P ressõ ssõe es Diferencia ciais Tabela bela 2-3 Espe Máxim Máximas P Per erm mitid itidas as com Base Base no no Limit imite e Estr Estrut utur ural al

Notas: 1. A pressão dif difer eren encial cial máxim áxima a é limit limitad ada a a 10 1000 polH2O olH2O (o limite da base de dados do co coe eficie ciente de desca scarrga). 2. A pressão difer iferen enci cial al máxim áxima a é ca calc lcu ula lad da par para a o pio iorr ca caso so da rel elaç ação ão de diâ iâm metr etros (tip (tipic icam amen entte β = 0,55-0,65). Outras rela relações ções de diâmet iâmetrro pod podem em ser cap capazes azes de atin ating gir pressões dif difer eren enciai ciaiss maio maiorres (ver (ver Apênd Apêndice 2-E). -E ). 3. A pressã ssão o dife iferencia cial máxima ima se aplica ica à placa de orifício ício em aço inox inoxid idáv ável el a uma tem temp per erat atur ura a máx máxim ima a de 150 150°F , e para a espe spessur ssura de pla laca ca reco com mendada. 4. Sobr obre pr press essões ões difer diferen enciais ciais máx máxim imas as par para placas placas de out outras espe espess ssu uras, ver ver o Apên Apêndice 2-E. -E .

spessur ssura de P lacas de Ori Orifício ício e P ressõ ssõe es Diferencia ciais Tabela bela 2-3 Espe Máxim Máximas P Per erm mitid itidas as com Base Base no no Limit imite e Estr Estrut utur ural al

5. P ar ara av vál álv vula lass por portta-pla a-placa ca de câ câm mar ara a simp simple less ou dupla la,, assum ssumiu-se que o anel O-ring de vedaç edação ão defle eflette sob condições axissimétricas sem deformação plástica. Assim, Assim, o efeito ito do anel de vedaçã ção o não foi inv investig stiga ado. 6. E spec specia ialm lmen entte no ca caso so de pressõe essõess difer iferen enci ciai aiss muito ito elevad elevadas, as, o usuário usuário deveria deveria cons considerar iderar os efeit efeitos os ter erm modin odinâm âmico icoss ass associ ociad ados, os, tai aiss com como as var aria iaçõe çõess de tem emp per erat atu ura result esultant antes do efeit efeito o J oule-T oule-Th homp ompson cau ca usado sado pel ela a passag passagem em do fluid luido o pel pelo o or orifí ifício, cio, e os lim limtes de ∆ P/Pf , em par artticular icular,, par ara a baix baixas as press pressões. ões. A re red dução brusca rusca na pr press essão ão result resulta a em var ariações iações na tem temp per erat atu ura e densidade.

2.4.5 Espessura spessura da Placa laca de Orifício rifício (E)

P ara fluid fluidos os incompr incompress essííveis, a press pressão ão difere diferencial ncial máx máxim ima a atrav através és da placa placa é limit limitad ada a pela pela int integrid egridad ade e estru estruttural ural da conexão. A pres presssão diferencial diferencial máx máxim ima a deveria deveria se se limit limitar ar aos val alor ores es most mostrrados ados na na Tabel Tabela a 2-3 e no Apên Apêndice 2-E. -E . Caso a pressão dif difer eren encia ciall máx máxim ima a ven venh ha a ultr ltrapassar apassar os limit limites es es especificados, pecificados, o fabricant fabricante e deverá deverá ser consult consultado ado para para a press pressão ão máx máxim ima a perm permis isssível de projet projeto o para para a conex conexão. Adic Adicio ion nal alm ment ente, as as co con ndiçõe içõess do escoam escoamen entto a jusan jusantte da da placa de or orif ifíício dev devem em per erm manecer anecer acima acima da da pre press ssão ão de vapor apor lo loca call do fluid luido o em emesc escoa oam ment ento.


Os fabricantes de porta-placas deveriam ser consultados para se determinar a máxima pressão diferencial permissível durante a troca de placas de orifício sob escoamento normal. As forças intensas associadas ao uso de pressões diferenciais elevadas podem tornar difícil a remoção da placa, e podem possivelmente ocasionar danos à placa de orifício ou à válvula porta-placa. O uso de pressões diferenciais elevadas (∆ P/Pf > 0.7 polH2O/psia, onde ∆ P é em polH2O a 68°F e Pf é em psia) resultará em incertezas no fator de expansão além de 0,1% (Ver 1.12.4.2 da Parte 1).


Os operadores devem saber que, para uma dada dimensão de placa de orifício, quando existe uma variação ampla de vazões altas para baixas, ocorrerão erros significativos de medição durante o período de baixa vazão se a placa de orifício permanecer inalterada. Geralmente, é considerada boa prática uma operação entre 10% e 90% da faixa de pressão diferencial calibrada. A faixa de operação do sistema também pode ser aumentada utilizando-se mais de um transmissor de pressão (split range).


Pressões diferenciais elevadas estão associadas a velocidades de gás maiores no tubo de medição e a perdas de carga permanente maiores. É recomendável que as velocidade do gás sejam avaliadas individualmente em cada instalação, com base em parâmetros como ruído e vibração do poço termométrico. A velocidade do gás no tubo de medição depende de diversos fatores, e cada usuário terá diferentes critérios para os limites dessa velocidade. Portanto, as pressões diferenciais máximas permitidas, dadas na Tabela 2-3, não consideram a velocidade do gás no tubo de medição.

2.4.5.1 Perda de Carga Permanente

A perda de carga pemanente é importante porque representa um gasto de energia adicional para o transporte do gás através da tubulação. Diversas referências técnicas listama perda de carga permanente versus a relação β para a placa de orifício concêntrico, de cantos-vivos, com tomadas de pressão nos flanges. Perda de carga permanente ≈ ∆P (1 - β2)


A tabela fornece a perda de carga aproximada:

β

0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.75

Perdas [% de ∆P] 95 90 85 75 65 50 50


Exemplos: a. Se um usuário utilizar uma placa de β = 0.30 sob um ∆P de 400polH2O, então a perda de carga permanente será de aproximadamente 90% de 400polH2O, ou seja 360polH2O. b. Se um usuário utilizar uma placa de β = 0.50 sob um ∆P de 100 polH2O, então a perda de carga permanente será de aproximadamente 75% de 100polH2O, ou seja 75polH2O.

2.4.6 Chanfro da Placa de Orifício (θ)

O ângulo (θ) do chanfro da placa de orifício é definido como o ângulo entre o chanfro e a face de jusante da placa de orifício. O ângulo do chanfro deve ser de 45° ± 15°. A superfície do chanfro da placa não poderá ter defeitos como sulcos, ranhuras, arestas, buracos ou protuberâncias visíveis a olho nú. Se for necessário um chanfro, a sua dimensão mínima, (E - e), medida ao longo do eixo do furo, não deverá ser menor do que 1,6mm (0,0625 pol).

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1 DEFINIÇÃO

O tubo de medição é definido como o trecho reto de montante, de diâmetro constante, com comprimento UL (das Tabelas 2-7 e 2-8), incluindo o retificador de escoamento, se utilizado; e a tubulação de jusante de comprimento DL (das Tabelas 2-7 e 2-8) após a placa de orifício. A seção de montante do tubo de medição é definida como o trecho reto de tubulação que se extende a partir da face de montante da placa de orifício até o ponto mais próximo onde ocorre uma variação da área da seção transversal (não incluindo conexões flangeadas permitidas na norma) ou uma mudança na direção da linha de centro da tubulação.

2.5 Especificações do Tubo de Medição


Os comprimentos dos trechos retos de tubulação de montante e de jusante são definidos no item 2.6.3.1.

As tolerâncias para o diâmetro e as restrições para a superfície interna do tubo de medição são especificados nos itens 2.5.1.1 até 2.5.1.3.


Não deverá existir nenhuma conexão ao longo das seções de montante ou de jusante com exceção das: 

tomadas de pressão especificadas em 2.5.4 (e as tomadas de tubulação como definido no Apêndice 3-D da Parte 3);



sondas de temperatura especificadas no item 2.6.5;



conexões de condicionadores de escoamento (tanto os flangeados quanto os em linha);



porta-placa de orifício (soldado ou flangeado como especificado no item 2.5.3.2);



flanges de conexão das seções do tubo de medição.


Qualquer conexão flangeada ou cordão de solda deve estar pelo menos 2 polegadas distante da face de jusante da placa de orifício Qualquer cordão de solda dentro da faixa de 0,5D ou 2 polegadas a partir da face de jusante da placa de orifício deve ser brunido e/ou usinado de modo a satisfazer os critérios de circularidade e de qualidade superficial especificados respectivamente nos itens 2.5.1.3.2 e 2.5.1.1.


O mais próximo que um flange do tubo de medição poderia estar da placa de orifício, na seção de montante do tubo de medição, deveria ser a posição designada para o condicionador de escoamento, ou 10D i para tubos de medição sem condicionador de escoamento (não incluindo as conexões flangeadas permitidas nesta norma). Todos os flanges e conexões flangeadas dentro dos comprimentos designados de tubo de medição deverão atender todas as exigências contidas em 2.5.1.1 até 2.5.1.4.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.1 Superfície Interna

As seções do tubo de medição às quais o porta-placa está conectado, ou as seções adjacentes da tubulação que constituem parte do tubo de medição, como definido em 2.5.1, deverão atender aos itens 2.5.1.1.1 até 2.5.1.1.3.


Entretanto, devido às exigências de trechos retos das Tabelas 2-7 e 2-8, e para se adequar aos comprimentos utilizados pela base de dados do coeficiente de descarga, a seção do tubo de montante necessário a atender os itens 2.5.1.1.1 até 2.5.1.1.3 deverá se limitar aos comprimentos mostrados nas Tabelas 2-7 e 2-8, ou 17 diâmetros internos publicados do tubo, o que for menor. A rugosidade da tubulação Ra a montante deste comprimento não deveria ser maior que 600 µin (15,24 µm).


A rugosidade da superfície interna do tubo de medição deveria ser medida aproximadamente nas mesmas posições utilizadas para se determinar e verificar o diâmetro interno do tubo (2.5.1.2). Os valores de Ra especificados na norma são as médias aritméticas das rugosidades obtidas utilizando-se um rugosímetro eletrônico com valor de cut-off não inferior a 0,03” (0,76mm).


Outros instrumentos de medição de rugosidade superficial são aceitáveis para a determinação da rugosidade da superfície interna do tubo de medição, desde que demonstrem a mesma repetitividade e reprodutibilidade dos rugosímetros eletrônicos. A rugosidade em cada seção do tubo de medição deverá ser determinada com base na média de pelo menos 4 medições.

2.5 Especificações do Tubo de Medição Limites de rugosidade superficial do tubo de medição 

Para tubos de medição de diâmetro nominal ≤ 12” :

a. Se a relação de diâmetros βr ≤ 0,6, a rugosidade máxima do tubo de medição não deverá exceder 300 µin (Ra). b. Se a relação de diâmetros βr ≥ 0,6, a rugosidade máxima do tubo de medição não deverá exceder 250 µin (Ra). c. A rugosidade mínima não deverá ser menor que 34 µin para todos os βr.

2.5 Especificações do Tubo de Medição Limites de rugosidade superficial do tubo de medição 

Para tubos de medição de diâmetro nominal > 12” :

a. Se a relação de diâmetros βr ≤ 0,6, a rugosidade máxima do tubo de medição não deverá exceder 600 µin (Ra). b. Se a relação de diâmetros βr ≥ 0,6, a rugosidade máxima do tubo de medição não deverá exceder 500 µin (Ra). c. A rugosidade mínima não deverá ser menor que 34 µin para todos os βr. Nota: O uso de relações de diâmetro (βr) menores reduz o efeito da rugosidade da tubulação sobre a incerteza.

Acabamento Superficial Interno RUGOSIDADE SUPERFICIAL INTERNA Diâmetros ≤ 12” Trecho reto de montante confo rme exigido

17D

Ra máx 600 µ pol

Beta ≤ 0.6: Ra máx 300 µ pol Beta > 0.6: Ra máx 250 µ pol

Rugosidade mínima: 34 µ pol

4,5D

Acc ab A abam amen entt o Su Sup p er erff i c i al In Intt er ern no RUGOSIDADE RUGOSIDADE SUPERFICI SUPERFICIA A L INTERNA INTERNA Diâmetros > 12” Trecho Trecho reto de montante confo rme exig exigido ido

17D

Ra máx 600 µ p o l

Beta ≤ 0.6: 0.6: Ra máx 600 µ p o l Beta Bet a > 0.6: 0.6: Ra máx 500 µ p o l

Rugosidade Rugosid ade mínim mínima: a: 34 µ p o l

4,5D

2.5 Espe speci cifi fica caçõ çõe es do Tubo ubo de Mediçã dição o Limites Lim ites de rugos rug osidade idade supe su perfi rfici cia al do tubo t ubo de d e medi mediçã ção o

Tub Tubos comerciais podem se serr utilizad zados na constr strução dos tubos de medição, desde que cuidadosamente selecionados. Para melhorar a qualidade superficial do tubo de medição, as paredes internas podem ser brunidas, jateadas, ou recobertas de modo a atender as especificações exigidas.

2.5 Espe speci cifi fica caçõ çõe es do Tubo ubo de Mediçã dição o

Irregularidades do tipo ranhuras, sulcos, marcas, entalhes, ou arestas resultantes de costura, distorções de soldagem ou outro tipo de processo de fabricação que possa afetar o diâmetro interno além das tolerâncias dadas em 2.5.1.3, não deverão ser permitidas. A existência de pits na superfície do tubo de medição, embora indesejável, é permitida desde que as suas medições individuais não excedam a rugosidade superficial e/ou as exigências de tolerância do diâmetro do tubo de medição, e nem comprometam a sua classe de pressão. Quando estas tolerâncias forem ultrapassadas, as irregularidades devem ser corrigidas.


Cuidados devem ser tomados para, na medida do possível, manter o interior do tubo de medição limpo e livre do acúmulo de sujeira, gelo, granulação, graxa, óleo, líquidos e outros materiais estranhos.

Danos e/ou acúmulos de materiais estranhos no tubo de medição podem provocar um aumento na incerteza do coeficiente de descarga da placa de orifício [ Cd ( FT) ].

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.2 Diâmetro do Tubo de Medição [ Dm , Dr ]

O diâmetro interno medido do tubo de medição ( Dm ) deverá ser determinado como especificado em 2.5.1.2.1 até 2.5.1.2.5 2.5.1.2.1 Deverão ser realizadas um mínimo de 4 medições do dâmetro, igualmente espaçadas, em um plano localizado a 1 polegada a montante da face da placa. A média aritmética destas quatro ou mais medições individuais é definida como o diâmetro interno medido do tubo de medição ( Dm ).

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.2 Diâmetro do Tubo de Medição [ Dm , Dr ] 2.5.1.2.2 Medições individuais de verificação do diâmetro interno da seção de montante (UL nas Tabelas 2-7 e 2-8) do tubo de medição (excluindo-se o diâmetro da junta de vedação ou do dispositivo de vedação da placa de orifício) deverão ser realizadas em no mínimo duas seções adicionais. Os pontos onde devem ser feitas as medições individuais de verificação do diâmetro interno, ao redor da circunferência e ao longo do tubo de medição, não estão especificadas. Mas, elas deveriam ser realizadas nos pontos que irão indicar as dimensões mínimas e máximas do diâmetro interno do trecho de montante.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.2 Diâmetro do Tubo de Medição [ Dm , Dr ] 2.5.1.2.2 Uma dessas medições de verificação deveria ser feita em uma região a pelo menos dois diâmetros de tubo a partir da face da placa de orifício, ou a contar do flange ou da solda do porta placa de orifício, o que for maior. Outras medições individuais deveriam ser realizadas em pontos selecionados ao longo do trecho UL.

As medições individuais de verificação são utilizadas para avaliar a uniformidade do diâmetro interno da seção de montante do tubo de medição (ver 2.5.1.3). Porém, não fazem parte da determinação do diâmetro interno médio do tubo de medição.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.2 Diâmetro do Tubo de Medição [ Dm , Dr ] 2.5.1.2.3 As medições individuais de verificação do diâmetro interno do tubo de medição ( Dm ) deverão ser feitas na seção de jusante do mesmo em um plano a 1 polegada a jusante da face da placa de orifício (ver 2.5.1.3).

Medições individuais de verificação do diâmetro interno (Dm) (excluindo-se o diâmetro da junta de vedação ou do dispositivo de vedação da placa de orifício) deverão ser realizadas em no mínimo duas outras seções transversais adicionais na seção de jusante do tubo de medição (ver 2.1.5.3), de modo similar às medições especificadas em 2.5.1.2.2.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.2 Diâmetro do Tubo de Medição [ Dm , Dr ] 2.5.1.2.4 Os diâmetros internos do tubo de medição não estão limitados aos diâmetros internos nominais publicados.

Todos os regulamentos e normas sobre tubulação aplicáveis devem ser seguidos.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.2 Diâmetro do Tubo de Medição [ Dm , Dr ] 2.5.1.2.5 No momento da medição dos diâmetros internos do tubo de medição, a temperatura do mesmo deve ser registrada com 0,5°C de incerteza.

Estas medições devem ser realizadas sob condições termicamente estáveis ; isto é, durante a medição, a temperatura deveria permanecer constante dentro de 5°F (2,5°C).

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.2 Diâmetro do Tubo de Medição [ Dm , Dr ] 2.5.1.2.5 O diâmetro interno de referência do tubo de medição (Dr ) é definido como o diâmetro interno calculado do tubo de medição para a temperatura de referência (Tr ), e pode ser determinado por meio da seguinte equação:

onde:

Dr =Dm [ 1 +α2 (Tr - Tm)]

(2.2)

α2 =coeficiente de expansão térmica linear do material do tubo de medição, Dr =diâm. interno de referência do tubo de medição calculado para a temp. Tr Dm =diâm. interno do tubo de medição medido à temperatura Tm, Tm Tr

=temperatura do tubo de medição no momento das medições do diâmetro, =temperatura de referência do diâmetro interno do tubo de medição.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.2 Diâmetro do Tubo de Medição [ Dm , Dr ]

Nota: α2,Tr e Tm devem estar em unidades coerentes. Para as finalidades desta norma, a temperatura de referência Tr é assumida como sendo de 20°C (68°F).

O diâmetro interno (Dr ) calculado para a temperatura de referência Tr é o diâmetro interno utilizado para se calcular o diâmetro interno do tubo, D, nas condições do escoamento, como especificado na Parte 1 da AGA#3.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.3 Tolerâncias e Restrições 2.5.1.3.1 Tolerância de Circularidade do Diâmetro Interno do Tubo de Medição 2.5.1.3.1.1 Dentro do Primeiro Diâmetro Médio (Dm ) do Tubo de Medição a Montante da Placa de Orifício

O valor absoluto da diferença percentual entre o diâmetro médio medido (Dm) do tubo de medição e qualquer outra medição individual do diâmetro, dentro da distância de um diâmetro médio medido (Dm) a montante da placa de orifício, não deverá exceder a 0,25% de Dm. A resolução de medição deverá ser de 0,025 mm (0,001”) ou melhor.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.3 Tolerâncias e Restrições 2.5.1.3.1 Tolerância de Circularidade do Diâmetro Interno do Tubo de Medição 2.5.1.3.1.1 Dentro do Primeiro Diâmetro Médio (Dm ) do Tubo de Medição a Montante da Placa de Orifício 〈 Qualquer diâmetro dentro de 1 Dm 〉

Dm

- Dm

x 100 ≤ 0,25% (2.3)

2.5.1.3.1.1 Dentro do Primeiro Diâmetro Médio (Dm ) do Tubo de Medição a Montante da Placa de Orifício A Tabela 2-4 mostra um exemplo onde todas as medidas dentro de 1 Dm a montante da face da placa são menores que 0,25% do valor médio de 2,0695. Tabela 2-4 Tolerâncias de Diâmetro Interno-Circularidade de Um Tubo de Medição Dentro de Um Diâmetro a Montante da Placa de Orifício.

Medidas do Diâmetro Interno do Tubo de Medição (pol)

Posição

A

B

C

D

Média, Dm

1” montante da placa 2,0696 2,0694

2,0694

2,0696

2,0695

Dentro de 1 Dm

2,0700 2,0676

2,0671

2,0655

N/A

Desvio % do Dm

0,024% 0,092% 0,116%

0,193%

N/A

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.3 Tolerâncias e Restrições 2.5.1.3.1 Tolerância de Circularidade do Diâmetro Interno do Tubo de Medição 2.5.1.3.1.2 Para Todas as Medidas Individuais do Diâmetro do Trecho de Montante, Incluindo Aqueles Dentro Obtidos do Primeiro Diâmetro Médio (Dm ) do Tubo de Medição a Montante da Placa de Orifício A diferença percentual entre o maior e o menor valor individual medido do diâmetro interno para todas as medições realizadas no tubo de montante, incluindo aquelas feitas dentro do primeiro diâmetro de tubo a montante da placa de orifício, não deverá exceder a 0,5% de Dm.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.3 Tolerâncias e Restrições 2.5.1.3.1 Tolerância de Circularidade do Diâmetro Interno do Tubo de Medição 2.5.1.3.1.2 Para Todas as Medidas Individuais do Diâmetro do Trecho de Montante, Incluindo Aqueles Dentro Obtidos do Primeiro Diâmetro Médio (Dm ) do Tubo de Medição a Montante da Placa de Orifício Diâmetro máximo - Diâmetro mínimo Dm

x 100 ≤ 0,5%

(2.4)

A Tabela 2-5 mostra um exemplo dessa condição. Tabela 2-5 Tolerâncias de Diâmetro Interno-Circularidade de Um Tubo de Medição Para Todo o Trecho de Montante.

Medidas do Diâmetro Interno do Tubo de Medição (pol)

Posição

A

B

C

D

Média, Dm

1” montante da placa 2,0696 2,0694

2,0694

2,0696

2,0695

Dentro de 1 Dm

2,0700 2,0676

2,0671

2,0655

N/A

Trecho de montante 2,0621 2,0620

2,0613

2,0601

N/A

Cálculo:

2,700 - 2,0655 2,0695

x 100 = 0,22% ≤ 0,5%

2.5 Espe speci cifi fica caçõ çõe es do Tubo ubo de Mediçã dição o 2.5.1.3 Tole ol erância rânci as e Re Restri st riçõ çõe es 2.5.1.3.2 Tole ol erância rânc ia de Circu ir culari laridade dade Inte nt erna rn a para o Trecho de Jusa Jus ante nt e do Tubo ub o de d e Medição di ção

O valor abosluto da diferença percentual entre o diâmetro medido (Dm) do tubo de medição e qualquer diâmetro interno individual no trecho de jusante não deverá exceder a 0,5% de Dm. 〈 Qualquer diâmetro a jusante 〉

Dm

- Dm

x 100 ≤ 0,5%

(2.5)

2.5 Espe speci cifi fica caçõ çõe es do Tubo ubo de Mediçã dição o 2.5.1.3 Tole ol erância rânci as e Re Restri st riçõ çõe es 2.5.1.3.3 Restri st riçõ çõe es Gerais do Tubo ub o de Me Medição di ção

Mudanças abruptas na superfície interna do tubo de medição (protuberâncias, saliências, cristas, arestas, costuras de soldagem, e similares) não deverão existir, com a exceção daquelas permitidas em 2.5.1 e 2.5.5.

2.5 Espe speci cifi fica caçõ çõe es do Tubo ubo de Mediçã dição o 2.5.1.4 Recessos cesso s e Pro Protu tuberâ berânc ncias ias Ocasio Ocasionada nadass pe p ela Junt Ju nta a ou Dis ispo posi sititivo vo de Ve Vedação dação da d a Placa

As restrições e tolerâncias da junta ou do dispositivo de vedação da placa de orifício especificadas em 2.5.1.4.1 até 2.5.1.4.5 dev deverão erão se aplicar aplicar às posições posições imediat imediatam ament ente ea montante e a jusante das faces da placa de orifício. 2.5.1.4.1 Protuberâncias resultantes de uma junta ou de um dispositivo de vedação que se extendam para o interior da tubulação não são permitidas.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.4 Recessos e Protuberâncias Ocasionadas pela Junta ou Dispositivo de Vedação da Placa 2.5.1.4.2 Recessos resultantes de uma junta ou de um dispositivo de vedação, que possua 0,25” ou menos de comprimento, quando medido paralelo ao eixo da tubulação, não requer restrição de profundidade, limitação na relação de diâmetros (βr), ou incerteza adicional.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.4 Recessos e Protuberâncias Ocasionadas pela Junta ou Dispositivo de Vedação da Placa 2.5.1.4.3 Um recesso resultante de uma junta ou de um dispositivo de vedação, que possua mais do que 0,25” e menos do que 0,5” de comprimento axial, não requer limitação na relação de diâmetros (βr) ou incerteza adicional se a profundidade do recesso estiver dentro das limitações dadas em 2.5.1.3 (0,005 Dm).

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.1.4 Recessos e Protuberâncias Ocasionadas pela Junta ou Dispositivo de Vedação da Placa 2.5.1.4.4 Todos os dispositivos de vedação da placa de orifício deverão ser do mesmo diâmetro nominal da tubulação (dentro dos limites especificados em 2.5.1.4.1 até 2.5.1.4.3) como o porta placa de orifício nos quais eles são utilizados. 2.5.1.4.5 Para recessos maiores do que aqueles descritos em 2.5.1.4.2 até 2.5.1.4.3), pode ser necessária a incorporação de uma incerteza adicional.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.2 FLANGES DE ORIFÍCIO

Os flanges de orifício para instalações de tubos de medição de orifício deveriam ser construídas e conectadas à tubulação de modo a atender todas as especificações dadas em 2.5.1.1 até 2.5.1.4. Qualquer distorção da tubulação resultante de soldagem do flange na tubulação deverá ser removida por meio de usinagem ou esmerilhamento para atender as limitações especificadas em 2.5.1.3.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.3 CONEXÕES DE ORIFÍCIO 2.5.3.1 Geral

As conexões de orifício representam uma classe de porta orifícios que são largamente utilizados na indústria. Com estes dispositivos, é possível reproduzir os coeficientes do orifício definidos pela equação na Parte 1 com os mesmos limites de incerteza que seriam encontrados para uma placa de orifício montada entre dois flanges (os dispositivos utilizados nos testes originais). Para fazer isso, estes dispositivos devem ser fabricados com as tolerâncias especificadas nesta norma.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.3 CONEXÕES DE ORIFÍCIO 2.5.3.1 Geral

Com as conexões de orifício, entretanto, algumas considerações práticas deveriam ser reconhecidas; algumas inspeções críticas que são únicas a estes dispositivos deveriam ser realizadas. As seguintes informações são baseadas em dispositivos que eram comuns na época em que esta norma foi desenvolvida e pode não cobrir inovações que possam ter se tornado comuns desde a sua publicação. Tais inovações podem ser consideradas como estando de acordo com esta norma na medida em que elas atenderem todas as tolerâncias nela contidas.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.3 CONEXÕES DE ORIFÍCIO 2.5.3.2 Conexão à Tubulação

Quando for utilizada uma conexão de orifício flangeada de montante, o diâmetro interno médio do tubo de medição conectado ao lado da entrada deverá concordar com o diâmetro interno médio da conexão dentro da tolerância dada em 2.5.1.3. Quando a conexão for instalada, o lado da entrada deveria ser primeiro conectado à seção de montante do tubo de medição, e cuidadosamente centrada; não sendo permitida nenhuma borda em canto-vivo nesta junção.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.3 CONEXÕES DE ORIFÍCIO 2.5.3.2 Conexão à Tubulação

A fim de previnir desalinhamento nesta junta, quando for usada uma conexão flangeada, podem ser usinados, em posições diametralmente opostas, dois furos especiais para parafusos de centralização, ou podem ser utilizados pinos de centralização, além de outros métodos de alinhamento. Quando o trecho de montante do tubo de medição for conectado ao corpo do porta orifício por soldagem (método preferido), qualquer distorção da tubulação resultante da soldagem deverá ser removida por meio de usinagem ou esmeril para atender as exigências dadas em 2.5.1.3.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.3 CONEXÕES DE ORIFÍCIO 2.5.3.3 Considerações para Inspeção

Em alguns casos, a inspeção de uma conexão de orifício pode não ser tão fácil como no caso da inspeção de um medidor convencional com orifício flangeado. Isto é verdade quando a conexão em questão é do tipo com pescoço soldado e já foi conectado ao tubo de medição. A menos que o tubo de medição seja de grande diâmetro, pode ser difícil realizar medições nas vizinhanças da placa de orifício. Para tornar esta inspeção mais fácil, a conexão deveria ter pelo menos um lado flangeado (preferencialmente o lado de jusante).

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.3 CONEXÕES DE ORIFÍCIO 2.5.3.3 Considerações para Inspeção

O usuário deveria se referir às normas relevantes de vasos e tubulações de pressão para determinar se uma configuração particular de conexão pode ser utilizada em um dado sistema. Todas as medições de tolerâncias mecânicas deveriam ser realizadas depois que a conexão tiver sido hidrostaticamente testada na pressão máxima exigida de teste.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.3 CONEXÕES DE ORIFÍCIO 2.5.3.4 Verificações de Bypass

Nas conexões de orifícios, existe a possibilidade de que algum fluido possa by-passar a placa de orifício. Deveriam ser realizados testes depois que o tramo de medição tiver sido testado à pressão de acordo com as normas relevantes a fim de assegurar o seguinte: a) Não existência de vazamentos ou comunicação entre as tomadas de pressão diferencial. b) Não existência de bypass de fluido pelo dispositivo portador ou de selagem.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.4 TOMADAS DE PRESSÃO 2.5.4.1 Tomadas Tipo Flange

Tubos de medição utilizando tomadas do tipo flange deverão ter o centro da tomada de pressão de montante localizada a 1 polegada a montante da face de montante da placa de orifício. O centro da tomada de pressão de jusante deverá estar localizada a 1 polegada a jusante da face de jusante da placa de orifício. As tolerâncias na localização das tomadas de pressão são dadas na Figura 2-3.

2.5.4.1 Tomadas Tipo Flange m m

±

5,08 Flange taps - Diâmetro nominal ≥ 4” Flange taps - Diâmetro nominal < 4”

3,81

a d i t i m r 2,54 e P o ã 1,27 ç a i r a V

0

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Relação de diâmetros β Figura 2.3 Variações permitidas na localização das tomadas de pressão.


É recomendado que no projeto de instalações de medição, seja utilizada a tolerância de localização das tomadas de pressão referente ao valor máximo de β = 0,75. As conexões de orifício podem exigir métodos diferentes para se confirmar a localização das tomadas de pressão daquelas utilizadas nas conexões tipo orifícios flangeados.


Sob nenhuma circunstância deverá haver qualquer escoamento através ou para fora das tomadas de pressão para finalidades além da medição da pressão estática e/ou diferencial. Isto inclui escoamentos decorrentes de defeitos de fabricação que permitam a comunicação entre tomadas ou o uso da tomada de pressão como fonte de fluido para outros instrumentos. Para estes casos, deveriam ser utilizadas outras tomadas localizadas fora das dimensões designadas ao tubo de medição.


O compartilhamento de tomadas de pressão por múltiplos transmissores diferenciais pode causar um aumento na incerteza e/ou problemas operacionais. Na medida do possível, tal prática deveria ser evitada.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.4 TOMADAS DE PRESSÃO 2.5.4.1 Tomadas Tipo Flange 2.5.4.1.1 Conexões de Orifício

Quando for utilizada uma conexão de orifício, as medições da tomada de pressão podem ser feitas antes da fabricação final do tubo de medição, especificamente quando a conexão estiver sendo soldada à uma extremidade da tubulação que se tornará parte integrante do tubo de medição. Para isso podem ser usados instrumentos de medição ou outras técnicas válidas para a verificação da localização da tomada de pressão.


Nas conexões de orifício, a placa de orifício é mantida na posição por um mecanismo portador cuja função é posicionar corretamente a placa de orifício em relação às tomadas de pressão. A combinação placa/portador utilizada durante a inspeção dos furos das tomadas de pressão deveria ser do mesmo tipo daquela que será utilizada na prática. Se o mecanismo interno de uma conexão de orifício for substituída, a inspeção deveria ser repetida.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.4 TOMADAS DE PRESSÃO 2.5.4.1 Tomadas Tipo Flange 2.5.4.1.1 Conexões de Orifício Para conexões de orifício com tomadas nos flanges, a localização das tomadas em relação às faces da placa de orifício deve ser mantida. Isto impede o uso de placas mais delgadas ou mais espessas do que a especificada no projeto original, a menos que a espessura esteja dentro da faixa máxima e mínima mostrada na Tabela 2-3, e as tolerâncias das tomadas de pressão diferencial e os limites especificados na Figura 2.3 estejam satisfeitas, ou a tomada tenha sido reusinada para a nova condição.


Os dispositivos de selagem ou de fixação da placa não deveriam afetar a posição da placa com relação às tomadas de pressão. Os conjuntos selo/placa deveriam ser inspecionados a fim de assegurar que a tolerância de localização das tomadas nos flanges não estão sendo ultrapassadas.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.4 TOMADAS DE PRESSÃO 2.5.4.1 Tomadas Tipo Flange 2.5.4.1.2 Flanges de Orifício

Quando são utilizados flanges de orifício, a localização da tomada de pressão pode ser determinada por meio da medição da distância entre a face do flange até o centro do furo da tomada de pressão. Deve ser previsto o espaço para a espessura e a compressão das juntas, o-rings, ou outros mecanismos de selagem da placa quando a placa de orifício estiver pressionada entre dois flanges.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.4 TOMADAS DE PRESSÃO 2.5.4.2 Usinagem das Tomadas de Pressão

Os furos das tomadas de pressão deverão ser usinadas radialmente ao tubo de medição; i.e., a linha de centro da tomada de pressão deverá interseptar o eixo do tubo de medição formando um ângulo reto com o mesmo.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.4 TOMADAS DE PRESSÃO 2.5.4.3 Diâmetro das Tomadas de Pressão

O diâmetro dos furos das tomadas de pressão na superfície interna do tubo de medição e ao longo do do comprimento usinado dos furos deverá ser de: • 9,525±0,397mm (3/8”±1/64”) para tubos de 2”e 3” • 12,7±0,397mm (1/2”±1/64”) para tubos de 4”ou maiores


Os furos das tomadas de pressão no porta-placa de orifício podem ser usinados e preparados para receber a dimensão desejada das conexões das linhas de pressão. O diâmetro do furo da tomada de pressão não deverá ser reduzida dentro de um comprimento igual a 2,5 vezes o diâmetro da tomada de pressão, quando medido a partir da superfície interna do tubo de medição. A redução do diâmetro do furo da tomada de pressão devido a depósitos de líquidos e/ou contaminação de particulado, é inaceitável.


Todos os furos das tomadas de pressão devem ser circulares dentro de uma tolerância de ±0,004”através de seu comprimento. Similarmente, o diâmetro interno da linha de pressão deveria permanecer constante até o sensor de pressão diferencial e/ou manifold.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.4.3 Diâmetro das Tomadas de Pressão A fim de evitar qualquer ressonância na linha de pressão, o seu comprimento deveria ser tão curto quanto possível ou deveria ter comprimentos (l) especificados de acordo com a frequência mais alta ( f ) de acordo com uma das seguintes fórmulas:

0 ≤ l 1 ≤ 2,5a / (2π f ) l 2 = 2,5a / (2π f ) l 3 = 5,5a / (2π f ) l 4 = 8,5a / (2π f ) l 5 = 11,5a / (2π f )

(2.6) (2.7) (2.8) (2.9) (2.10)

Onde: a = velocidade do som no fluido, f = frequência dos níveis de pulsação

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.4.4 Bordas dos Furos das Tomadas de Pressão

As bordas dos furos das tomadas de pressão na superfície interna do tubo de medição deverão ser isentas de rebarbas e podem ser levemente arredondadas.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.5 CONDICIONADORES DE ESCOAMENTO

Os condicionadores de escoamento podem ser classificados em duas categorias: retificadores ou condicionadores de escoamento de isolação. a) Retificadores de escoamento Retificadores de escoamento são dispositivos que efetivamente removem a componente espiral (swirl) do escoamento, mas podem ter capacidade limitada para gerar as condições de escoamento necessárias para reproduzir os valores da base de dados do coeficiente de descarga da placa de orifício.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.5 CONDICIONADORES DE ESCOAMENTO b) Condicionadores de escoamento de isolação

Os condicionadores de escoamento de isolação são dispositivos que efetivamente removem a componente espiral (swirl) do escoamento, e também permitem gerar as condições de escoamento necessárias para reproduzir os valores da base de dados do coeficiente de descarga da placa de orifício.

2.5.5 CONDICIONADORES DE ESCOAMENTO

Sem retificador e sem condicionador : distorção do perfil e swirl

Função do retificador : remoção de swirl

Função do condicionador : remoção de swirl e geração de perfil


Não é intenção desta norma recomendar qualquer tipo particular de condicionador de escoamento. Entretanto, dentro do esforço de eliminar ou reduzir o potencial para desvios na medição de vazão em instalações existentes e para promover uma orientação para melhoria da exatidão de medição de instalações novas, esta norma proporciona recomendações de instalação para os retificadores do tipo feixe de 19 tubos concêntricos citado na pesquisa sobre efeitos de instalação.


Devido às diferenças significativas no coeficiente de descarga experimentadas a partir de variações de construção do feixe de tubos, somente aqueles retificadores do tipo feixe de tubos que atenderem os critérios seguintes são especificados como capazes de produzir “nenhuma incerteza adicional” quando instalados de acordo com a recomendação. Todos os demais feixes de tubos deveriam ser considerados como “outros” condicionadores de escoamento.

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.5 CONDICIONADORES DE ESCOAMENTO 2.5.5.1 Descrição do Retificador de Escoamento Tipo Feixe de 19 Tubos Concêntricos

É necessário que todos os tubos sejam uniformes na lisura, no diâmetro externo, e na espessura da parede, e que sejam arranjados em um padrão cilíndrico de acordo com a Figura 2-4. As paredes externas dos tubos devem estar em contato direto com os adjacentes; não podendo haver espaçadores ou folga. Para reduzir o swirl que pode ocorrer entre os tubos exteriores do feixe de tubos e a parede do tubo de medição, o diâmetro externo (OD) do feixe de tubos deve estar entre Di e 0,95Di.

2.5.5 CONDICIONADORES DE ESCOAMENTO RETIFICADOR DE ESCOAMENTO TIPO FEIXE DE 19 TUBOS

Modelo Hexagonal

Não é permitido!

2.5.5.1 Descrição do Retificador de Escoamento Tipo Feixe de 19 Tubos Concêntricos - 1998 RETIFICADOR DE ESCOAMENTO TIPO FEIXE DE 19 TUBOS

Modelo Concêntrico

Novo, tolerâncias menores!

2.5.5.1 Descrição do Retificador de Escoamento Tipo Feixe de 19 Tubos Concêntricos - 1998 Tubo de medição Minimizar o gap 60° Espessura do tubo Áreas livres

45°

O D

Opções de centralizadores (típico 4 posições)

LTB (Length of Tube Bundle)

Figura 2-4 Retificador de escoamento tipo feixe de 19 tubos - 1998

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.5 CONDICIONADORES DE ESCOAMENTO 2.5.5.1 Descrição do Retificador de Escoamento Tipo Feixe de 19 Tubos Concêntricos 1998

O comprimento (LTB) dos tubos deverá ser de: 3 x NPS para NPS de 2”, 2,5 x NPS para 2” < NPS ≤ 4”, 2 x NPS para NPS > 4”. Obs.: NPS = Nominal Pipe Size

2.5 Especificações do Tubo de Medição 2.5.5 CONDICIONADORES DE ESCOAMENTO 2.5.5.2 Tubos do Retificador de Escoamento Tipo Feixe de 19 Tubos Concêntricos 1998

As espessuras das paredes dos tubos do retificador do tipo feixe de 19 tubos concêntricos deverá ser menor ou igual a 2,5% de Di. Todos os tubos devem ser paralelos, com um chanfro interno de 45° em ambas as extremidades dos tubos e de não menos do que 50% da espessura da parede.

2.5.5.3 Fabricação do Retificador de Escoamento Tipo Feixe de 19 Tubos Concêntricos 1998

O retificador deve ser robusto. Os tubos devem ser soldados um ao outro nos pontos de tangência em ambas as extremidades, com soldas que não excedam 20° ao redor da circunferência de cada tubo. Para feixe de tubos de 4” NPS ou menos, as áreas livres podem ser preenchidas com solda. Podem ser utilizados centralizadores para auxiliar na montagem do retificador no tubo de medição.

2.5.5.3 Fabricação do Retificador de Escoamento Tipo Feixe de 19 Tubos Concêntricos 1998

Após ser inserido no tubo de medição, o retificador deve ser preso com segurança em sua posição, por meio de um flange de montagem ou um de conjunto de pinos ou parafusos. A função é evitar a ocorrência de vibrações do retificador ou o deslocamento do mesmo em direção à placa de orifício. O processo de fixação, entretanto, não deve distorcer o feixe de tubos com relação à sua simetria no interior do tubo de medição.

2.5.5.4 Outros Condicionadores de Escoamento

A AGA#3 Parte 2 não contempla a descrição, instalação, ou incerteza de outros condicionadores de escoamento. Condicionadores que não estejam de acordo com o especificado nos itens 2.5.5.1 a 2.5.5.3 são considerados como “Outros Condicionadores de Escoamento”, e os requisitos de instalação das Tabelas 2-8a e 2-8b podem não ser aplicáveis..

2.5.5.4 Outros Condicionadores de Escoamento

O uso de outros tipos de condicionadores de escoamento deveria se basear em dados de desempenho técnico obtidos a partir de teste(s) de desempenho. Estes testes são exigidos pela norma para confirmar o nível de desempenho que pode ser alcançado por uma instalação com o medidor de orifício utilizando um condicionador de escoamento. (Ver Apêndices 2-C e 2-D para detalhes). Os testes de desempenho indicarão as relações de β, os comprimentos de trechos retos de tubulação necessários e a localização do condicionador no tubo de medição para os quais são obtidos desempenhos aceitáveis.

2.5.5.4.1 Critério de Desempenho

Os critérios de desempenho selecionados [∆Cd (FT) ] são os mesmos utilizados para se medir as influências da instalação em tubos de medição sem condicionadores de escoamento e com o retificador tipo feixe de 19 tubos. O desvio [∆Cd (FT) ] dos valores do coeficiente de descarga dos valores de referência determinados a partir de calibrações separadas da “linha de base”, com a mesma placa de orifício, deveria ser usada como a medida do desempenho do condicionador.

2.5.5.4.1 Critério de Desempenho

Níveis de desempenho aceitáveis que não requerem a incorporação de nenhuma incerteza de medição adicional são definidos como variações de ∆Cd iguais ou menores do que 50% da incerteza de 2σ na equação de ReaderHarris/Gallagher para Reynolds infinito (ver Parte 1, 1.12.4).

2.5.5.4.2 Elementos Exigidos no Teste de Desempenho da Instalação

Os tipos de condições de escoamento e perturbações de instalação que formam a base para os testes de desempenho são os seguintes: a. Boas condições de escoamento: Se um tubo de medição, com ou sem condicionador de escoamento, é instalado em uma tubulação na qual o perfil da velocidade axial é próxima da ideal (como a produzida por um trecho reto de tubulação de 75 ou mais diâmetros [Di]), e a quantidade de swirl é pequena (swirl com ângulo menor que 2°), então o condicionador de escoamento não deveria introduzir uma perturbação que causasse um desvio significativo da calibração da linha de base.


b. Dois cotovelos de 90° adjacentes e em planos perpendiculares instalados logo a montante do tubo de medição : Sabe-se que esta configuração produz uma componente de swirl no escoamento, como também

altera o formato do perfil de velocidades axiais. J á foram reportados ângulos de swirl de até ±15° imediatamente a jusante do segundo cotovelo. c. Uma válvula 50% fechada instalada a montante de, e em linha com, o tubo de medição: Se esta válvula for uma válvula gaveta ou do tipo esfera, esta configuração pode produzir um perfil de velocidades fortemente assimétrico a jusante da válvula.


d. Alto nível de swirl: Este teste gera uma condição de alto nível de swirl característico de um escoamento a jusante de instalações do tipo headers. Pesquisas realizadas sobre o efeito de um header a montante de um tubo de medição mostraram a ocorrência de ângulos de swirl de até ±30°, e que um header pode também induzir uma assimetria no perfil de velicidades axiais. Nota: As condições detalhadas dos testes de desempenho podem ser encontradas no Apêndice 2-D.

2.6 Requisitos de Instalação

2.6 Requisitos de Instalação 2.6.1 GERAL

Os coeficientes de descarga [Cd (FT)] de placas de orifício fornecidas nesta norma são baseados nos resultados de muitos experimentos conduzidos nos Estados Unidos e Europa. Em todos os casos, as condições normais de escoamento foram obtidas utilizando-se tubos de medição com trechos retos longos, tanto a montante quanto a jusante da placa de orifício, ou por meio do uso de condicionadores de escoamento a montante da placa (ver Parte 1, 1,12,4,3). Para obter a incerteza especificada para o [Cd (FT)] apresentado na Parte 1, devem ser conseguidas condições fluidodinâmicas similares às utilizadas nesses experimentos.

2.6 Requisitos de Instalação 2.6.2 PLACA DE ORIFÍCIO 2.6.2.1 Excentricidade (ε)

O furo da placa de orifício deve estar concêntrico com ambos os furos de montante e de jusante do porta-placa. Qualquer excentricidade deve estar dentro das seguintes tolerâncias: a. Excentricidade paralela aos eixos das tomadas de pressão diferencial (εx ). Para qualquer excentricidade no plano x-y mostrado na Figura 2-5, a componente da excentricidade do furo da placa de orifício paralela aos eixos das tomadas de pressão diferencial, deverá ser menor ou igual à tolerância definida pela seguinte equação:

2.6.2.1 Excentricidade (ε)

εx ≤

0,0025 Dm

onde: εx =(x - x’)/2

4

(2.11)

0,1 + 2,3 βm y

Eixo perpendicular à linha de centro da tomada de pressão diferencial

y

Diâmetro interno do tubo

x’

x

Eixo paralelo à linha de centro da tomada de pressão diferencial

x y’

Diâmetro interno do furo da placa

Figura 2-5 Medições de excentricidade (Método de anostragem).

2.6.2.1 Excentricidade (ε) Tabela 2-6 Tolerâncias na excentricidade εx do furo da placa.

βm 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75

Diâmetro interno do tubo de medição (pol) 2,067

3,068

4,026

6,065

7,981

10,020

0,050 0,047 0,044 0,038 0,033 0,027 0,021 0,017 0,013 0,010 0,008 0,006

0,074 0,070 0,065 0,057 0,048 0,039 0,032 0,025 0,019 0,015 0,012 0,009

0,097 0,092 0,085 0,075 0,063 0,052 0,041 0,032 0,025 0,020 0,015 0,012

0,146 0,139 0,128 0,113 0,095 0,078 0,062 0,049 0,038 0,030 0,023 0,018

0,192 0,183 0,168 0,148 0,126 0,103 0,082 0,064 0,050 0,039 0,030 0,024

0,242 0,230 0,211 0,186 0,158 0,129 0,103 0,081 0,063 0,049 0,038 0,030


b. Excentricidade perpendicular aos eixos das tomadas de pressão diferencial (εy ). Para qualquer excentricidade no plano x-y mostrado na Figura 2-5, a componente da excentricidade do furo da placa de orifício perpendicular aos eixos das tomadas de pressão diferencial - medida (y-y’)/2 na Figura 2-5-, poderá ser 4 vezes o valor calculado utilizando a Equação 2.11.


A máxima excentricidade permitida pela Equação 2.11 pode ser dobrada se existirem duas tomadas de pressão em cada flange separadas de 180°, e se as mesmas estiverem conectadas de modo a se obter a pressão média. Cuidados devem ser tomados para que os tubos das linhas de pressão para a interligação das tomadas tenham o mesmo comprimento e que os seus diâmetros sejam iguais entre si, e maiores ou no mínimo iguais ao diâmetro nominal da tomada de pressão. A conexão para o transmissor de pressão diferencial deve estar localizada no ponto médio entre as duas tomadas.


Quando não é possível a medição da excentricidade de uma placa de orifício instalada em flanges de orifício, deveriam ser utilizados dois pinos de alinhamento para suportar e centralizar a placa de orifício enquanto os parafusos são apertados. A excentricidade em relação à seção de montante é considerada a mais crítica. Portanto, é recomendado que qualquer pino de alinhamento ou outro dispositivo para posicionamento da placa de orifício seja montado de modo a que a placa resulte centralizada em relação à seção de montante do tubo de medição.


As técnicas de centralização de placas são uma função do projeto e somente são limitadas pela máxima excentricidade permitida descrita anteriormente. Em muitos sistemas de medição, a placa de orifício é inserida e mantida no escoamento por meio de um mecanismo portador. Tais mecanismos teoricamente proporcionam uma excentricidade repetitiva para a placa de orifício. Porém, isto deveria ser verificado para várias operações de montagem e desmontagem da placa. O portador utilizado para desenvolver este teste deveria ser o mesmo utilizado no campo. Se qualquer um de seus componentes for substituído, este teste deverá ser repetido.

2.6.2.2 Perpendicularidade

O dispositivo portador da placa de orifíco deveria manter o plano da placa de orifício a um ângulo de 90° em relação ao eixo do tubo de medição.

2.6.3 TUBO DE MEDIÇÃO 2.6.3.1 Comprimento

Para garantir uma medição exata da vazão, o fluido deveria chegar na placa de orifício com um perfil de velocidades plenamente desenvolvido e livre de swirl. Tal condição é melhor conseguida por meio do uso de condicionadores de escoamento e comprimentos de tubulações associadas ou comprimentos adequados de trechos retos a montante e a jusante da placa de orifício.


Qualquer distorção séria do perfil de velocidades médio (temporal) ou um nível de pulsação significativamente grande ocasionará erros na medição da vazão. Obviamente, os melhores meios de se eliminar incertezas ou desvios devido à pulsação é eliminá-la na sua fonte. Para uma análise mais aprofundada, ver Parte 1, 1.12.4.3, medidas para redução de pulsação (ver Parte 1, 1.7.5) e operação do medidor de orifício dentro de limites de pulsação (ver 2.6.4).


Em muitas instalações, o medidor pode não produzir resultados dentro da incerteza desta norma. Entretanto, alguns dos tipos mais comuns de instalações foram estudados para se avaliar o seu efeito sobre a exatidão da medição. As Tabelas 2-7 e 2-8 fornecem, para as instalações estudadas, os comprimentos necessários para o tubo de medição e as posições permitidas para o retificador tipo feixe de 19 tubos - 1998.

Tipos de Trechos Retos de Tubulação Tubo de medição UL

DL

Placa de orifício

Distância de separação, S

Tubo de medição UL UL1

Distância de separação, S

Retificador feixe 19 tubos

DL UL2

Placa de orifício

Figura 2-6 Layout do tubo de medição para entrada flangeada ou soldada.

Tabela 2-7 Exigências de Inst alação de Medidor por Placa de Orifício Sem Condicionador de Escoamento

Tabela 2-8a Exigências de Instalação de Medidor po r Placa de Orifício Com Retificador de Escoamento do Tipo Feixe de 19 Tubos Uniformes Concêntricos 1998 Para Trecho Reto de Montante de 17 Di ≤ UL < 29 Di.

Tabela 2-8b Exigências de Instalação de Medidor por Placa de Orifício Com Retificador de Escoamento do Tipo Feixe de 19 Tubos Uniformes Concêntricos 1998 Para Trecho Reto de Montante de UL > 29 Di.


Para configurações que não estão explicitadas nas Tabelas 2-7 e 2-8, deve ser seguida a classificação “any other configuration”para a determinação dos comprimentos mínimos de trechos retos necessários e para a localização do retificador de escoamento. Isto inclui concexões múltiplas a montante da placa de orifício onde a distância entre as conexões é de 22Di ou menos.


A maioria das instalações foi testada de forma que a tubulação de montante proporcionasse um escoamento plenamente desenvolvido na entrada da instalação . Em alguns testes foi obtido que a interação entre duas conexões era desprezível se a distância entre as duas singularidades fosse maior que 22 D i. Se as características do perfil de entrada desviarem do especificado anteriormente, os comprimentos do tubo de medição podem ser inadequados para um desempenho ótimo do medidor.


Geralmente, os comprimentos de tubulação para instalações com e sem retificador de escoamento não são sensíveis a variações no número de Reynolds e na rugosidade dentro dos limites especificados pela norma. Exceções para o caso sem condicionadores de escoamento são dois cotovelos de 90° em planos perpendiculares, separados por um trecho menor ou igual a 5Di, ou qualquer outra instalação geradora de swirl tais como headers, expansores excêntricos e expansores combinados com cotovelos. Estas instalações caem na categoria “any other configuration”na Tabela 2-7.

2.6.3 TUBO DE MEDIÇÃO 2.6.3.2 Tabelas de Instalação

A Tabela 2-7 fornece os comprimentos mínimos de trechos retos exigidos para tubos de medição sem condicionadores de escoamento. A Tabela 2-7 mostra que, para tubos de medição sem condicionadores de escoamento, o comprimento do trecho reto de montante varia com o diâmetro (βr ); e que quanto maior o valor de βr , maior o comprimento do trecho necessário. Assim, em casos onde é necessária a troca de placas com diferentes diâmetros para adequar o sistema à vazão, o trecho reto deveria ser especificado para o maior βr .


O critério de projeto para novas instalações deveria ser os comprimentos de trechos retos de montante relativos à relação de diâmetros βr igual a 0,75. Sempre que possível, é recomendável a utilização de trechos retos de montante maiores do que os valores mínimos dados pela Tabela 2-7.


A Tabela 2-8 mostra as faixas recomendadas para a localização do retificador de escoamento tipo feixe de19 tubos -1998 para duas categorias de tubulações de montante, 17Di ≤ UL<29Di, e UL ≥ 29Di. A norma não trata de trechos retos de montante menores que 17Di.


Aquelas instalações ou condicionadores de escoamento não abordados explicitamente nas Tabelas 2-7 e 2-8 podem ser testadas in-situ ou em um laboratório de vazão com uma linha de base estabelecida dentro das incertezas do coeficiente de descarga de Reader-Harris/Gallgher. O teste deveria ser realizado com instrumentos de calibração e métodos que estejam de acordo com normas nacionais e internacionais aprovadas.


Todos os instrumentos utilizados para monitorar os parâmetros do escoamento, e/ou para calcular a vazão, devem ser calibrados com rastreabilidade a padrões de instituições reconhecidas. O sistema primário de calibração pode ser portátil ou permanentemente instalado. Um medidor mestre que tenha sido calibrado contra o sistema primário de calibração pode também ser utilizado para os testes. Ambos os medidores mestre e primário devem atender normas apropriadas nacionalmente reconhecidas.

2.6.3 TUBO DE MEDIÇÃO 2.6.3.2 Tabelas de Instalação NOTA: Se o teste tiver que ser conduzido em um laboratório de vazão, a instalação testada deveria consistir do tubo de medição ou da estação de medição com manifold e mais o trecho apropriado de montante, uma vez que é necessário definir a assinatura do escoamento (perfil de velocidades e swirl) entrando no tubo de medição ou na estação de medição.

O teste deveria ser realizado ao longo de toda a faixa de números de Reynolds de operação diária. Níveis de desempenho aceitáveis são definidos como variações de ∆Cd ≤ 50% da incerteza de 2σ na equação de Reader-Harris/Gallagher para Reynolds infinito (ver Parte 1, 1.12.4; e Parte 2, Apêndice 2-C).

2.6.3 TUBO DE MEDIÇÃO 2.6.3.3 Requisitos para Condicionadores de Escoamento

A fim de proporcionar as opções de instalação mais abrangentes possíveis, esta norma não se propõe a recomendar qualquer condicionador de escoamento em particular. Ao invés disso, a norma fornece informação suficiente para reduzir ou eliminar qualquer desvio sistemático resultante de efeitos de instalação. Esta norma fornece os comprimentos de trechos retos mínimos para tubos de medição sem condicionadores de escoamento. Ela também indica a faixa de localização de retificadores do tipo feixe de 19 tubos para duas categorias de tubulações de montante (17 Di ≤ UL<29Di, e UL ≥ 29Di).


Para se determinar se existe a necessidade de se utilizar ou não um condicionador de escoamento, o fator mais importante pode nem sempre ser a conexão mais próxima da entrada do tubo de medição. Por exemplo, apenas analisar a última conexão pode não fornecer nenhuma indicação da presença de escoamento com swirl ou com assimetria no perfil de velocidades. Cada estação de medição apresenta um conjunto diferente de particularidades. Portanto, seria impraticável estabelecer especificações que pudessem atender a todas as situações.


A instalação correta de condicionadores de escoamento pode reduzir consideravelmente o comprimento do trecho reto de tubulação exigido a montante de uma placa de orifício. A função de um condicionador é reduzir ou eliminar os efeitos sobre a medição da vazão de uma assimetria no perfil de velocidades e/ou swirl resultante de conexões e válvulas presentes a montante do tubo de medição . Os condicionadores de escoamento devem ser mantidos limpos e livres de materiais que podem vir a se acumular na sua entrada.

2.6. 2.6.4 4 NÍVE NÍVEL L AC A CEITÁVE EITÁVEL L DE PUL PUL SAÇÃO

A medição exata da vazão com uma placa de orifício operando sob condições de escoamento pulsante pode ser assegurada somente quando a raiz quadrada média (rms) da amplitude da pressão diferencial flutuante normalizada sobre a média temporal da pressão diferencial não exceder em 10%. ∆Prms / ∆Pavg ≤ 0,10 Este limite se aplica a pulsações de frequência constante, originados p.ex. por compressores recíprocos ou válvulas de alívio/shut-off , e para pulsações/ruidos de ampla faixa de frequências como as geradas por válvulas reguladoras.


As pulsações turbulentas randômicas geradas por placas de orifício em escoamento normal não causam erros adicionais de medição medição uma uma vez vez que que est estes efeitos efeitos já foram considerados na base de dados utilizada na regressão do coeficiente de descarga. A especificação para o limite de pulsação permitida não significa ignifica que que um nív nível de pulsaç pulsação ão mais mais alto alto incorrerá incorrerá em um erro erro de med medição ição da vazão. vazão. P orém, orém, não é possí possível garantir que isto não ocorrerá.


Atualmente, não existe nenhum ajuste teórico ou empírico para a medição de vazão com placa de orifício em aplicações de escoamento pulsante que, quando aplicado para medição medição de transferência transferência de cust custódia, mant manterá erá a exatidão de medição prevista por esta norma. A aplicação arbitrária de qualquer fórmula de correção pode até até mes esm mo vir a aument aumentar ar o erro erro de medição medição sob condições de escoamento pulsante. O usuário deveria fazer todo o esforço possível para eliminar as pulsações na fonte, evitando ou minimizando assim o aumento da incerteza nas medições de vazão.

2.6.5 POÇOS TERMOMÉTRICOS

Os poços termométricos deveriam estar localizados para medir a temperatura do fluido na placa de orifício. Os poços podem estar localizados no lado a jusante da placa de orifício e dentro de uma distância não inferior a DL e nem superior a 4DL, como mostrado nas Tabelas 2-7 e 2-8. Se for utilizado um condicionador de escoamento, o poço termométrico pode ser posicionado a não menos do que 36 polegadas a montante da entrada do condicionador de escoamento.

2.6.5 POÇOS TERMOMÉTRICOS

Poços termométricos expostos às influências do ambiente podem proporcionar medições errôneas. Devem ser tomados cuidados para assegurar que o sensor de temperatura indique a temperatura do gás em escoamento e não esteja termicamente unido à tubulação.

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