JAN 2000
JAN 2000
NBR
NBR ISO
ISO 9104
9104
Medição de vazão de fluidos em
Medição de vazão de fluidos em
condutos fechados - Métodos para
condutos fechados - Métodos para
avaliação de desempenho de
avaliação de desempenho de
medidores de vazão
medidores de vazão
eletroma
eletromagnéticos
gnéticos para
para líqu
líquidos
idos
Origem: Projeto
Origem: Projeto 04:005.10
04:005.10-022:1999
-022:1999
ABNT/CB-04 -
ABNT/CB-04 - Comitê Brasileiro de Máquinas e
Comitê Brasileiro de Máquinas e Equipamen
Equipamentos Mecânicos
tos Mecânicos
CE-04:005.10 - Comissão de Estudo de I
CE-04:005.10 - Comissão de Estudo de I nstrumento
nstrumentos de M
s de Medição de
edição de
Vazão de Fluidos
Vazão de Fluidos
NBR ISO 9104 - Measurement of fluid flow in closed conduits - Methods of
NBR ISO 9104 - Measurement of fluid flow in closed conduits - Methods of
evaluating the performance of
evaluating the performance of electroma
electromagnetic flow-meters for
gnetic flow-meters for liquids
liquids
Descriptors: Flow-meter. Measurement instrument
Descriptors: Flow-meter. Measurement instrument
Esta Norma é
Esta Norma é equivalente à ISO 9104:1991
equivalente à ISO 9104:1991
Válida a partir
Válida a partir de 29.02.2000
de 29.02.2000
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Sumário Sumário Prefácio Prefácio Introdução Introdução 1 1 Objetivo Objetivo 2
2 Referências normativas Referências normativas 3
3 Definições Definições 4
4 Procedimento geral de ensaio Procedimento geral de ensaio 5
5 Avaliação dos efeitos e qualificação da influência Avaliação dos efeitos e qualificação da influência 6
6 Ensaios para a avaliação dos efeitos de outros fatores de influência Ensaios para a avaliação dos efeitos de outros fatores de influência ANEXO ANEXO A A Bibliografia Bibliografia Prefácio Prefácio
A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo conteúdo é
conteúdo é de responsabide responsabilidade dos Comitês lidade dos Comitês BrasBrasileiros (ABNT/CB) e ileiros (ABNT/CB) e dos Organismos dos Organismos de de NormaNormalização Setorial (ONS),lização Setorial (ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo par-te: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).
te: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).
Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ONS, circulam para Consulta Pública entre os Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ONS, circulam para Consulta Pública entre os associados da ABNT e demais interessados.
associados da ABNT e demais interessados.
Esta Norma contém o anexo A, de caráter informativo. Esta Norma contém o anexo A, de caráter informativo.
Esta Norma é equivalente à ISO 9104:1991, embora tenham sido suprimidas as notas de rodapé 1 e 2 da versão original Esta Norma é equivalente à ISO 9104:1991, embora tenham sido suprimidas as notas de rodapé 1 e 2 da versão original da ISO, por não serem mais aplicáveis em virtude da publicação das normas citadas. Foi acrescentada a nota de rodapé da ISO, por não serem mais aplicáveis em virtude da publicação das normas citadas. Foi acrescentada a nota de rodapé 1 desta Norma referente à aplicação da Norma Brasileira, e renumerada a nota de rodapé 3 da versão original da ISO 1 desta Norma referente à aplicação da Norma Brasileira, e renumerada a nota de rodapé 3 da versão original da ISO para nota de rodapé 2 desta
para nota de rodapé 2 desta NormaNorma..
Introdução Introdução
Os métodos de avaliação especificados nesta Norma têm como finalidade o uso pelos fabricantes para determinar o Os métodos de avaliação especificados nesta Norma têm como finalidade o uso pelos fabricantes para determinar o de-sempenho de seus produtos e pelos usuários ou estabelecimentos independentes de ensaio para verificar o dede-sempenho sempenho de seus produtos e pelos usuários ou estabelecimentos independentes de ensaio para verificar o desempenho e as especificações do fabricante e para demonstrar a adequabilidade da aplicação.
e as especificações do fabricante e para demonstrar a adequabilidade da aplicação. As condições de ensaio especificadas nesta Norma, como, por
As condições de ensaio especificadas nesta Norma, como, por exeexemplo, a mplo, a faixa de faixa de temperatemperatura tura ambieambiente nte e e fornecifornecimentomento de energia, representam aquelas que comumente surgem durante o uso. Conseqüentemente, os valores especificados de energia, representam aquelas que comumente surgem durante o uso. Conseqüentemente, os valores especificados aqui devem ser usados onde nenhum outro valor for especificado pelo fabricante.
aqui devem ser usados onde nenhum outro valor for especificado pelo fabricante.
Os ensaios especificados nesta Norma não são necessariamente suficientes para instrumentos projetados Os ensaios especificados nesta Norma não são necessariamente suficientes para instrumentos projetados especifica-mente para trabalhos em condições desfavoráveis. Desta forma uma série restrita de ensaios adequados pode ser mente para trabalhos em condições desfavoráveis. Desta forma uma série restrita de ensaios adequados pode ser efe-tuada para avaliar o desempenho dos instrumentos projetados dentro desta faixa limitada de condições.
tuada para avaliar o desempenho dos instrumentos projetados dentro desta faixa limitada de condições.
Sede: Sede: Rio de Janeiro Rio de Janeiro
Av. Treze de Maio, 13 - 28º andar Av. Treze de Maio, 13 - 28º andar CEP 20003-900 - Caixa Postal 1680 CEP 20003-900 - Caixa Postal 1680 Rio de Janeiro - RJ Rio de Janeiro - RJ Tel.: PABX (21) 210-3122 Tel.: PABX (21) 210-3122 Fax: (21) 220-1762/220-6436 Fax: (21) 220-1762/220-6436 Endereço eletrônico: Endereço eletrônico: www.abnt.org.br www.abnt.org.br ABNT - Associação ABNT - Associação Brasileira de Brasileira de Normas Técnicas Normas Técnicas Copyright © 2000, Copyright © 2000, ABNT-Associação Brasileira de ABNT-Associação Brasileira de Normas Técnicas Normas Técnicas Printed in Brazil/ Printed in Brazil/ Impresso no Brasil Impresso no Brasil
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1 Objetivo
1.1 Esta Norma recomenda métodos de ensaio para avaliação de desempenho de medidores de vazão eletromagnéticos
para líquidos escoando em condutos fechados. Ela especifica um procedimento uniforme para verificar as características de desempenho quando o medidor de vazão está sujeito aos fatores de influência identificados e métodos de representa-ção dos resultados das medições de desempenho.
NOTA 1 - Quando uma avaliação completa de acordo com esta norma não for requerida, os ensaios que forem requeridos devem ser exe-cutados e os resultados registrados de acordo com esta Norma serão relevantes.
1.2 Esta Norma se aplica somente a medidores de vazão eletromagnéticos montados como parte da tubulação. Ela não se
aplica a medidores tipo inserção, medidores para metal líquido e medidores de vazão para aplicação medicinal, embora al-guns dos ensaios descritos possam ser aplicados se acordados entre fabricante e usuário ou órgão avaliador.
2 Referências normativas
As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, constituem prescrições para esta Norma. As edições indicadas estavam em vigor no momento desta publicação. Como toda norma está sujeita a revisão, re-comenda-se àqueles que realizam acordos com base nesta que verifiquem a conveniência de se usarem as edições mais recentes das normas citadas a seguir. A ABNT possui a informação das normas em vigor em um dado momento.
NBR ISO 6817:1999 - Medição de vazão de líquido condutivo em condutos fechados utilizando medidores de vazão eletromagnéticos
ISO 3966:1977 - Measurement of fluid flow in closed conduits - Velocity area method using Pitot static tubes ISO 4006:1991 - Measurement of fluid flow in closed conduits - Vocabulary and symbols
ISO 4185:1980 - Measurement of liquid flow in closed conduits - Weighing method ISO 5168:1998 - Measurement of fluid flow - Evaluation of uncertainties
ISO 7066-1:1989 - Assessment of uncertainty in the calibration and use of flow measurement devices - Part 1: Linear calibration relationships
ISO 7066-2:1988 - Assessment of uncertainty in the calibration and use of flow measurement devices - Part 2: Non-linear calibration relationships
ISO 8316:1987 - Measurement of liquid flow in closed conduits - Method by collection of the liquid in a volumetric tank IEC 68-2-3:1969 - Basic environmental testing procedures - Test Ca: Damp heat, steady state
IEC 68-2-4:1960 - Basic environmental testing procedures - Test D: Accelerated damp heat
IEC 68-2-6:1982 - Basic environmental testing procedures - Test Fc and guidance: Vibration (sinusoidal) IEC 68-2-27:1972 - Basic environmental testing procedures - Test Ea: Shock
3 Definições
Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as definições da ISO 4006. As definições a seguir são dadas apenas para termos empregados com um sentido especial ou para termos cujo significado seja útil recordar.
3.1 medidor de vazão eletromagnético: Medidor de vazão que cria um campo magnético perpendicular ao fluxo,
possibi-litando assim a determinação da vazão a partir da força eletromotriz (f.e.m.) produzida pelo movimento de um fluido con-dutor em um campo magnético. O medidor de vazão eletromagnético consiste em um elemento primário e um ou mais ele-mentos secundários.
3.2 elemento primário: Elemento que contém os seguintes componentes:
- um tubo de medição isolado eletricamente através do qual o fluido a ser medido escoa,
- um ou mais pares de eletrodos, diametralmente opostos, através dos quais o sinal gerado no fluido é medido e - um eletroímã para produzir um campo magnético no tubo de medição.
O elemento primário produz um sinal proporcional à vazão e em alguns casos um sinal de referência.
3.3 elemento secundário: Equipamento que contém um circuito eletrônico que extrai o sinal de vazão do sinal do eletrodo
e o converte em um sinal padrão de saída proporcional à vazão. Este equipamento pode estar montado sobre o elemento primário.
3.4 tubo de medição: Seção de tubulação do elemento primário através da qual o fluido a ser medido escoa. Sua
super-fície interna é eletricamente isolante.
3.5 eletrodos do medidor: Um ou mais pares de contatos ou placas capacitivas através das quais a tensão induzida é
de-tectada.
3.6 valor inferior da faixa de medição: Menor valor da variável medida que o elemento de medição se encontra ajustado
para medir.
3.7 valor superior da faixa de medição: Maior valor da variável medida que o elemento de medição se encontra ajustado
para medir.
3.8 largura da faixa de medição: Diferença algébrica entre os valores superior e inferior da faixa. Por exemplo, a largura
3.9 tensão de modo comum: Tensão que existe igualmente entre cada eletrodo e um potencial de referência.
3.10 sinal de referência: Sinal proporcional ao fluxo magnético gerado no elemento primário e que é comparado com o
sinal de vazão no elemento secundário.
3.11 sinal de saída: Saída do elemento secundário, que é função da vazão.
3.12 vazão de fundo de escala: Vazão correspondente ao sinal de saída máximo.
3.13 medições de reforço: Medições repetidas sob condições atmosféricas controladas, realizadas quando os fatores de
correção para ajustar os parâmetros sensíveis às condições atmosféricas a seus valores padrão forem desconhecidos e quando medições na faixa recomendada de condições atmosféricas ambiente forem insatisfatórias.
4 Procedimento geral de ensaio
A maioria dos ensaios de medidores de vazão eletromagnéticos é executada com o líquido escoando tanto através do medidor de vazão como da instalação padrão de calibração ou do medidor de vazão de referência. Deverão ser tomados cuidados para assegurar uma vazão média uniforme no circuito de ensaio, independentemente das rápidas flutuações em velocidades locais devido à turbulência que sempre ocorre na faixa de números de Reynolds peculiares às condições de vazão industriais. Além disso, a incerteza de medição do medidor de vazão de referência ou da instalação de calibração deverá ser levada em consideração, na estimativa da incerteza de medição do medidor de vazão eletromagnético no en-saio.
Será importante manter intercâmbio entre os avaliadores e o fabricante. As especificações do fabricante para o instrumen-to devem ser observadas quando o programa de ensaio estiver sendo definido e o mesmo deve ser convidado a comentar tanto os programas de ensaio como os resultados.
4.1 Requisitos gerais
4.1.1 A vazão deve ser constante.
4.1.2 Na entrada do trecho reto a montante do medidor, o fluxo deve ser simétrico em relação ao eixo e livre de pulsação
ou turbilhonamento significativo.
4.1.3 O medidor de referência ou padrão de calibração para medição de vazão instantânea ou volume totalizado deve
es-tar de acordo com os requisitos da ISO 4185 ou ISO 8316 ou qualquer norma internacional1) que englobe padrões de re-ferência para a medição de vazão de líquidos.
NOTA 2 - É reconhecido que os padrões de referência usados para medição de fluxo são de vários tipos. Aqueles dispositivos que me-dem em termos de unidades fundamentais de massa, comprimento e tempo são mais comumente identificados como padrões primários. Outros dispositivos, incluindo alguns medidores de vazão que são calibrados contra padrões primários, podem ser usados para medir va-zões para propósitos de calibração se eles mostrarem alta reprodutibilidade. Tais dispositivos são comumente identificados como pa-drões secundários.
Desenvolvimentos futuros em medição de vazão de líquidos podem produzir padrões de referência com alto grau de exatidão. Tais desenvolvimentos podem ser reconhecidos, contanto que a exatidão desses dispositivos seja rastreável à medição de grandezas fundamentais e tenham sido completamente investigados quanto às suas incertezas e a influência que eles têm na calibração do medidor sob ensaio.
4.1.4 O padrão de calibração ou medidor de vazão de referência deve ter faixa de operação adequada para cobrir a faixa
de vazão de trabalho do medidor sob ensaio. Caso seja previsto que o medidor possa ser utilizado em mais de uma insta-lação de ensaio, então todas as instalações devem ser avaliadas.
A exatidão do sistema de padrões de referência deve preferencialmente ser pelo menos três vezes melhor do que aquela do equipamento sob ensaio.
4.1.5 A instalação e os padrões de referência devem ser descritos em detalhes, incluindo a rastreabilidade dos padrões e
a incerteza em suas indicações e naquelas de quaisquer outros dispositivos que possam ser parte do sistema. A deter-minação da incerteza na medição de vazão deve estar de acordo com as ISO 5168, ISO 7066-1 e ISO 7066-2.
4.1.6 O conduto contendo o líquido deve estar sempre totalmente preenchido. O líquido deve estar de acordo com os
pa-râmetros definidos em 4.3.
4.1.7 Quaisquer ajustes no medidor durante o ensaio devem ser registrados e os efeitos destes ajustes no desempenho
sob condições de referência devem ser determinados e declarados na forma de porcentagem da largura de faixa de saí-da.
4.1.8 Há vários parâmetros que podem afetar o desempenho de um medidor eletromagnético. Em geral os ensaios devem
ser executados variando-se um parâmetro de cada vez, assegurando que os restantes não variem. Pode ser necessário restringir a variação de parâmetros que interagem entre si, utilizando-se meios adequados.
4.2 Instalação
4.2.1 Instalação da tubulação
Os dispositivos primário e secundário do medidor eletromagnético devem ser instalados de acordo com as instruções do fabricante e da NBR ISO 6817.
O tubo de medição deve estar preenchido de líquido durante todos os ensaios. Para isso, o circuito da tubulação na qual o dispositivo primário está montado deve prever a remoção de gases nele acumulados.
_______________
Se a instrução do fabricante recomendar o uso de anéis ligados a terra, isso deve ser atendido e registrado.
Onde não houver nenhuma recomendação do fabricante para o material da tubulação de conexão, será necessário estabe-lecer os efeitos de se utilizar diferentes materiais no desempenho do medidor.
Exemplos de materiais são:
- tubo plástico (que é eletricamente não condutor e não magnético), - tubo de aço (que é eletricamente condutor e magnético),
- tubo de aço inoxidável (que é eletricamente condutor e não magnético). Os efeitos devem ser declarados como porcentagem da largura da faixa de saída.
Em todos os casos, as instruções de montagem do fabricante para o equipamento da medição devem ser observadas. Na falta de recomendações do fabricante, o medidor de vazão deve ser instalado em tubulação com um tamanho e diâme-tro interno nominal de acordo com aqueles de suas conexões a montante e a jusante. O diâmediâme-tro interno da tubulação que é conectada com o medidor não deve ser menor nem superar em mais de 3% o diâmetro interno do medidor.
O dispositivo primário deve ser instalado em um trecho reto de tubulação, a uma distância de pelo menos 10 vezes o diâ-metro nominal (10 DN) de qualquer perturbação a montante e 5 DN de qualquer distúrbio a jusante. Se requerido, um retifi-cador de fluxo deve ser usado para eliminar turbilhões. Os ensaios não devem nunca ser conduzidos a jusante de pontos de estrangulamento. Por exemplo, válvulas ou comportas abertas parcialmente (ver 5.2.3.2).
A conexão entre a tubulação e o medidor de vazão deve ser tal que o meio de vedação não ressalte no escoamento.
No caso de um dispositivo sem flanges que for conectado entre dois flanges, deve-se tomar o cuidado de montá-lo o mais concentricamente possível.
Se houver a possibilidade de materiais próximos ao medidor influenciarem o campo magnético do medidor, deve-se buscar orientação do fabricante.
4.2.2 Instalação elétrica
O líquido medido e o dispositivo primário devem estar no mesmo potencial, preferencialmente o potencial da terra. A cone-xão entre o líquido e a carcaça do dispositivo primário pode ser feita por contato direto com a tubulação condutora adja-cente ou por meio de um anel de aterramento em ambas as extremidades do dispositivo primário.
As instruções do fabricante devem ser seguidas cuidadosamente para a interconexão entre o dispositivo primário e o dispo-sitivo secundário. Devem ser seguidas as instruções para conexões à fonte de alimentação.
4.3 Líquido de ensaio
Uma vez que as propriedades do líquido de ensaio podem afetar as características do medidor, é comum usar água nas condições em que esses efeitos possam ser considerados desprezíveis. Água na temperatura entre 4°C e 35°C, livre de ar e partículas magnéticas em suspensão e razoavelmente livre de partículas visíveis é aceitável. Para outros líquidos, suas características (incluindo nome comercial), viscosidade, densidade e condutividade devem ser conhecidas ou determinadas imediatamente antes e depois do ensaio.
4.3.1 Ar em suspensão
O líquido de ensaio deve estar livre de ar em suspensão e a pressão de ensaio deve ser suficientemente alta para manter o líquido acima de sua pressão de vapor e para evitar que gases dissolvidos no líquido saiam da solução em algum ponto da tubulação.
4.3.2 Faixa de condutividade
A condutividade do líquido de ensaio deve estar dentro da faixa de 5 mS/m (50 µS/cm) a 500 mS/m (5000 µS/cm) ou, caso
contrário, como especificado pelo fabricante.
4.4 condições ambiente de ensaio
As condições de ensaio especificadas nesta Norma estão de acordo com a IEC 160.
Os ensaios e calibrações devem ser executados nas condições ambiente especificadas, a menos que de outra forma esta-belecidos; todas as especificações dadas nesta Norma referem-se a estas condições.
4.4.1 Condições ambiente padrões de referência
Para os propósitos desta Norma, as condições atmosféricas padrões de referência devem cumprir com as seguintes espe-cificações:
Temperatura: 20°C Umidade relativa: 65%
Pressão atmosférica: 1 013 mbar (101,3 kPa)
Esta condição atmosférica padrão de referência é aquela para a qual os valores medidos sob quaisquer outras condições ambiente são corrigidos por cálculos. Reconhece-se que em muitos casos um fator de correção para umidade não é possí-vel. Em tais casos a condição atmosférica padrão de referência utiliza-se somente da temperatura e da pressão.
4.4.2 faixa admissível das condições ambiente para medições de ensaio
A faixa admissível das condições ambiente para medições de ensaio é dada na tabela 1. A máxima variação permissível na temperatura durante qualquer ensaio é de 5°C em 1 h.
4.4.3 Condições ambiente padrão para medições de referência
Quando fatores de correção para ajustar parâmetros sensíveis às condições ambiente para seus valores de condições at-mosféricas padrão forem desconhecidos e as medições sob a faixa admissível das condições ambiente definidas em 4.4.2 forem insatisfatórias, devem ser efetuadas repetidas medições sob condições ambiente cuidadosamente contro-ladas.
Para os propósitos desta Norma, especificam-se as condições ambiente mostradas na tabela 2, para medições de re-ferência.
Para situações especiais, como aplicação em climas tropicais ou subtropicais, condições atmosféricas de referência alternativas são dadas na IEC 160.
4.5 Condição de calibração nominal durante ensaios 4.5.1 Valores de referência
Os valores de referência devem ser aqueles especificados pelo fabricante.
4.5.2 Tolerâncias
As tolerâncias na alimentação elétrica apresentadas na tabela 3 devem ser aplicadas, exceto quando tolerâncias mais rigorosas forem acordadas entre o usuário e o fabricante.
4.5.3 Condições de referência para os cabos de conexão
O cabo que conecta o elemento primário ao elemento secundário não deve ser maior que o necessário e de acordo com as recomendações do fabricante.
4.6 Sinal de saída 4.6.1 Analógico
A impedância da carga deve ser a média aritmética dos valores máximo e mínimo permitido, ou o valor de referência especificado pelo fabricante.
4.6.2 Freqüência
A impedância da carga deve ser a mínima permitida.
4.7 Verificação de zero
Para verificar o zero do medidor de vazão, devem ser proporcionados meios de se parar a vazão no dispositivo primário, deixando-o preenchido com líquido estacionário.
4.8 Outras condições
Flutuações de pressão ou pulsações que afetem a medida não devem estar presentes.
4.9 Calibração do medidor de vazão - Métodos e requisitos
Deve ser permitido ao medidor de vazão sob ensaio e aos equipamentos de ensaio associados um período de estabiliza-ção (i.e. deve ser permitido um período de preaquecimento de pelo menos 15 min sob regime permanente em condições ambiente, antes de qualquer ensaio ser iniciado). Durante este período de preaquecimento, a saída deverá estar aproxi-madamente no meio de sua faixa. As condições ambiente que possam influenciar o resultado devem ser observadas e re-gistradas.
A menos que especificado em contrário, o medidor de vazão deve ser ajustado para o erro mínimo dos valores inferior e superior, antes do ensaio.
Para avaliar o desempenho do sistema de medição de vazão em uma faixa de vazão especificada, os pontos de ensaio devem ser tomados nas vazões de aproximadamente 10%, 25%, 50%, 75% e 100% da largura da faixa de trabalho (ver figura 1). É recomendado que ao menos três medidas sejam tomadas a cada ponto de ensaio.
Das leituras para cada vazão, uma média de leitura de saída deverá ser computada. A diferença entre este valor e o valor correspondente do sistema padrão de referência é um erro relativo a este padrão. Esse desvio deverá ser expresso como uma porcentagem da largura da faixa de saída ou da vazão medida.
A incerteza na medição de vazão deverá ser estimada de acordo com as ISO 5168 e ISO 7066.
Quando a opção de mudança de faixa de trabalho estiver incorporada ao equipamento, o procedimento de ensaio acima deverá ser aplicado independentemente para cada faixa de vazão, e a compatibilidade das leituras nas regiões apropria-das de cada faixa deverá ser verificada mudando-se as faixas.
Tabela 1
Condição Faixa admissível Temperatura 4°C a 35°C
Umidade relativa 35% a 75%
Pressão atmosférica 860 mbar (86 kPa) a 1060 m bar (106 kPa) Campos eletromagnéticos Valor a ser estabelecido, se relevante
Tabela 2
Condição Valor nominal Tolerância
Temperatura 20°C ± 2°C
Umidade relativa 65% ± 5%
Pressão atmosférica 860 mbar (86 kPa) à 1060 mbar (106 kPa)
Tabela 3
Variável Tolerância
Tensão ± 1%
Freqüência ± 1%
Distorção harmônica Menos que 5% (alimentação corrente alternada - c.a.) Ondulação Menos que 0,1% (alimentação corrente contínua - c.c.)
Figura 1 - Exemplo de calibração mostrando a distribuição dos pontos de ensaio 5 Avaliação dos efeitos e quantificação da influência
5.1 Geral
Há dois tipos de fatores de influência a serem considerados: os que afetam o líquido dentro do elemento primário de medição de vazão e os provenientes de fatores externos.
Efeitos internos incluem mudanças, por exemplo, na temperatura do líquido, na distribuição da velocidade do escoamento e na condutividade do líquido.
Fatores de influência externa incluem variações na temperatura, umidade, pressão baromérica e variações no fornecimento de corrente, tensão ou freqüência.
A menos que estabelecido de outro modo, o efeito de cada um destes fatores será identificado por determinação no desvio da saída, obtido sob condições de referência. Outras condições de uso que não estejam sendo verificadas devem permanecer com os valores de referência constantes durante os ensaios.
A avaliação será conduzida, a menos que especificado de outra forma, na vazão correspondente à velocidade do líquido de 1 m/s com os elementos primário e secundário conectados a uma fonte de energia comum. Se o elemento secundário for equipado com escala de velocidade variável, esta pode ser ajustada para 2 m/s.
5.2 Influências internas 5.2.1 Temperatura do líquido
O efeito das mudanças na temperatura do líquido será determinado nas suas diferentes temperaturas com o medidor de vazão à temperatura ambiente constante. A faixa de temperatura deve ser suficientemente diferente das condições de re-ferência de ensaio para mostrar claramente as influências da temperatura e, em cada caso, por tempo suficiente para ga-rantir as condições de regime permanente.
O ensaio deve ser conduzido medindo-se as variações no regime permanente nas faixas baixas de vazão e na largura da faixa de saída, que resultam de mudanças na temperatura do líquido. O efeito deve ser estabelecido como porcentagem da largura da faixa de saída. Os detalhes do ensaio devem ser acordados com o fabricante (ver também 4.3.1).
5.2.2 Condutividade do líquido
O efeito na mudança da condutividade elétrica do líquido deve ser determinado em três diferentes condutividades, incluin-do valores extremos especificaincluin-dos pelo fabricante. O efeito deve ser expresso como porcentagem da largura de faixa de saída.
NOTA 3 - Este ensaio será necessário somente se a condutividade do líquido for menor que 5 mS/m (50 µS/cm). 5.2.3 Distribuição de velocidade
Quando o perfil de velocidade do escoamento presente no plano do eletrodo for significativamente diferente daquele da calibração original, o medidor de vazão eletromagnético pode apresentar um deslocamento na calibração. O arranjo das conexões a montante do elemento primário é um dos fatores que podem contribuir para a criação de um perfil particular de velocidade. Os ensaios apresentados a seguir são concebidos para avaliar a resposta do medidor de vazão para perfis de velocidade provenientes de algumas das características de um circuito comum de tubulação, que pode ser encontrado na prática. É recomendado que, para estabelecer o perfil de velocidade real imediatamente a montante do medidor de vazão em ensaio, a vazão levantada deva estar de acordo com a ISO 3966.
Os resultados dos ensaios descritos em 5.2.3.1 a 5.2.3.3 devem ser apresentados para cada ponto de ensaio como um desvio percentual da vazão de referência no ponto. As condições da vazão de referência devem ser normalmente obtidas da calibração do medidor de vazão instalado com trecho reto longo de seção uniforme.
5.2.3.1 Reduções
Os ensaios deverão ser conduzidos com uma redução concêntrica, inicialmente montada imediatamente no flange adja-cente a montante do medidor e posteriormente a 5 DN a montante do plano de referência do eletrodo do medidor. A re-dução deve ter uma conicidade de 2 DN para 1 DN. Embora seja recomendado que a rere-dução tenha comprimento de 3 DN em relação ao menor diâmetro, uma conexão disponível comercialmente de outro comprimento poderá ser utilizada, desde que acordado entre as partes envolvidas. Estas dimensões devem ser medidas e anotadas no registro de ensaio. Medições comparativas dos diâmetros internos da saída da redução e entrada do medidor de vazão devem ser feitas no mínimo em duas posições perpendiculares para cada. O propósito deste ensaio é garantir que o diâmetro interno da saída da redução corresponda ao diâmetro interno da entrada do medidor de vazão, dentro de uma tolerância de medição acei-tável (ver 4.2.1).
O ensaio indicado deve ser feito para cada um dos pontos recomendados dentro da faixa de medição de vazão do medidor (ver 4.9).
Em casos especiais, ensaios utilizando reduções excêntricas (ou reduções que introduzam degraus na tubulação do cir-cuito) podem ter que ser executados se tais reduções forem usadas na prática. Nestas circunstâncias o projeto da redu-ção deverá ser especificado claramente e estas dimensões medidas e anotadas nos registros de ensaio.
5.2.3.2 Válvulas a montante
Uma série de ensaios deve ser feita com uma válvula-gaveta montada primeiramente a 2 DN a montante do plano do ele-trodo (ou se o medidor for maior que 4 DN, adjacente ao flange a montante do medidor) e posteriormente a 5 DN a mon-tante do plano do eletrodo (ver figura 2). Para ambos os casos, ensaios devem ser conduzidos para a válvula montada com a haste: a) perpendicular e b) paralelo a uma linha imaginária unindo os centros dos eletrodos diametralmente.
Duas montagens de ensaios devem ser investigadas. Os resultados dos ensaios devem ser obtidos primeiramente com a vazão sendo controlada usando a válvula a montante como um simulador de distúrbios do escoamento e posteriormente com a válvula a montante ajustada em posições2) fixas de 25% e 50% fechada. No último arranjo a vazão é controlada por uma válvula a jusante do circuito de ensaio.
A pressão no tubo durante esses ensaios deve ser mantida dentro de um valor suficiente para evitar qualquer perigo de cavitação.
Em todos os arranjos de ensaio, os ajustes do ponto de ensaio devem ser obtidos para pelo menos quatro posições re-presentativas da faixa de medição, dentro do que permitam o arranjo e a capacidade da bancada de ensaio (ver figura 3a e 3b).
NOTA 4 - Os arranjos do circuito de tubulação anteriormente citados devem ser considerados apenas como configurações convenientes para a avaliação dos efeitos dos distúrbios. O uso de válvulas de controle a montante do medidor não é recomendado. Podem resultar desvios na calibração devido a distorções do perfil de velocidade a jusante da válvula de controle. A distorção é geralmente significativa e é também uma função da velocidade de escoamento e abertura da válvula. Se a válvula de controle tiver que ser instalada nas pr oximi-dades do medidor de vazão, ela deve ser localizada a jusante do medidor, onde os efeitos na calibração podem ser considerados desprezíveis.
_______________
2)
As posições de porcentagens de fechamento da válvula de gaveta estão definidas de acordo com a posição do canto vivo da lâmina, expressa como porcentagem do diâmetro do tubo e com a válvula totalmente aberta como referência.
Figura 2 - Disposição de circuitos típicos para válvulas-gaveta a montante 5.2.3.3 Raio das curvas
Configurações alternativas do circuito da tubulação, empregando-se uma ou duas curvas a montante, são mostradas na ta-bela 4 e serão brevemente descritas em seguida. O arranjo das conexões do circuito de ensaio selecionado deve estar acordado entre as partes interessadas, isto é, entre o fabricante/fornecedor, o comprador e o laboratório de ensaio.
NOTA 5 - A menos que estabelecido de outro modo, o plano do eletrodo é o plano normal ao eixo do tubo, que contém o par de eletrodos.
a) Uma curva
Uma série de ensaios deve ser executada no medidor com uma curva (tendo uma dimensão de r = 1,5 DN, onde r é o raio de curvatura) fixada primeiramente adjacente ao flange a montante do medidor de vazão e posteriormente a 5 DN a mon-tante do plano dos eletrodos.
b) Duas curvas
Uma série adicional de ensaios deve ser executada, na qual duas curvas adjacentes em planos mutuamente perpen-diculares são instaladas sem separação, primeiramente imediatamente adjacente ao flange a montante do medidor de vazão e posteriormente a 5 DN a montante do plano dos eletrodos.
Para cada arranjo de ensaio as leituras devem ser tomadas em cada um dos pontos recomendados dentro da faixa de me-dição do medidor. Para todos os ensaios a orientação do(s) plano(s) da(s) curva(s) relativa à linha imaginária, unindo dia-metralmente o centro dos eletrodos, deve ser registrada na planilha de ensaio, preferivelmente na forma de um esboço mostrando as informações pertinentes.
NOTA 6 - Deve ser c onsiderado que os custos destes ensaios se tornarão muito elevados para tubos de grandes diâmetros. Para ensaio de medidores com o diâmetro maior do que DN 100, distúrbios pequenos e outros podem ser acordados entre o usuário e o fabricante, por exemplo, podendo ser usadas obstruções anular ou segmentar (ver figura 4).
5.2.4 Pressão do líquido
O sinal de saída do medidor de vazão deve, quando for viável, ser verificado quanto aos efeitos das variações da pressão do líquido escoando, sobre toda a faixa de pressão de trabalho do medidor. O efeito máximo deve ser estabelecido como uma porcentagem da largura da faixa de saída.
5.3 Influências externas
5.3.1 Distorções na fonte de alimentação elétrica 5.3.1.1 Aberrações na fonte principal
Este ensaio deve ser efetuado através da medição nas variações do valor inferior da faixa de medição e largura de faixa, causadas pelo ajuste da fonte de alimentação para os valores a seguir citados, sendo a impedância de carga como a espe-cificada em 5.1:
a) Tensão
a) valor nominal;
b) valor de referência mais 10% ou o limite informado pelo fabricante, se for menor; c) valor de referência menos 15% ou o limite informado pelo fabricante, se for menor;
b) freqüência
a) valor nominal;
b) valor de referência mais 2% e valor de referência menos 10%, ou o limite informado pelo fabricante, se mais estreito. Sob condições de baixa tensão ou baixa freqüência, uma verificação deve ser feita de modo a estabelecer que, com a en-trada próxima ao limite superior da faixa de medição, a saída não atinja um valor abaixo do seu limite superior de faixa de medição. O efeito deve ser estabelecido como porcentagem da largura de faixa de saída.
a) Exemplo para a válvula posicionada a 1,5 DN a montante do plano do eletrodo, com a haste perpendicular ao eixo do eletrodo
b) Exemplo para a válvula posicionada a 5,5 DN a montante do plano do eletrodo, com a haste perpendicular ao eixo do eletrodo
Figura 3 - Exemplos mostrando o efeito em três medidores eletromagnéticos de DN 500 com uma válvula-gaveta a montante (baseado em dados reais)
Tabela 4 Arranjo de ensaio Descrição Distância da saída da curva ao plano do eletrodo Observações gerais Diagrama explicativo da configuração do circuito1) 1 Curva simples no plano axialdos eletrodos Mínimo
2 Curva simples em ângulo retoaxial ao plano dos eletrodos Mínimo
3 Como no arranjo de ensaio 1 5 DN
4 Como no arranjo de ensaio 2 5 DN
5 Duas curvas adjacentes nomesmo plano Mínimo
6 Duas curvas adjacentes emplano ortogonal Mínimo
7 Como no arranjo de ensaio 5 5 DN
8 Como no arranjo de ensaio 6 5 DN
]
9 Como no arranjo de ensaio 5 Mínimo Plano do eletrodo domedidor em ângulo reto daquele do arranjo 5
10 Como no arranjo de ensaio 6 Mínimo Plano do eletrodo domedidor em ângulo reto daquele do arranjo 6
11 Como no arranjo de ensaio 7 5 DN Plano do eletrodo domedidor em ângulo reto daquele do arranjo 7
12 Como no arranjo de ensaio 8 5 DN Plano do eletrodo domedidor em ângulo reto daquele do arranjo 8
1)Símbolos:
5.3.1.2 Interrupções no suprimento de energia
O objetivo deste ensaio é determinar o comportamento do medidor de vazão quando for chaveado da situação normal es-pecificada para o modo de espera. A vazão deve ser mantida constante a 50% da largura de faixa de trabalho.
A alimentação elétrica deve ser interrompida por 5 ms, 20 ms, 100 ms, 200 ms e 500 ms para uma fonte de corrente con-tínua, e por 1 ciclo, 5 ciclos, 10 ciclos e 25 ciclos a partir do ponto de transição de tensão zero, para alimentação com cor-rente alternada.
Os seguintes valores devem ser registrados:
a) as mudanças na saída em função dos transientes máximos positivos e negativos;
b) o tempo que a saída leva para atingir 99% do seu valor em regime permanente, a partir do momento em que a alimen-tação é reaplicada;
c) qualquer mudança permanente na saída.
Como forma de se obter a melhor estimativa da incerteza, este ensaio deve ser repetido 10 vezes, com um intervalo entre as repetições pelo menos igual a 10 vezes a duração do ensaio.
Figura 4 - Obstruções anular e segmentar usadas para determinar os efeitos de um distúrbio no fluxo de entrada sobre a resposta do medidor de vazão
5.3.1.3 Distorção da fonte de alimentação
Uma distorção de 5% da terceira harmônica com fase variável deve ser superposta na tensão de alimentação. A mudança máxima no sinal de fluxo deve ser determinada e expressa como uma porcentagem da largura da faixa.
5.3.2 Interferências elétricas
Durante todos os ensaios especificados nesta subseção, a vazão deve ser mantida constante a 50% da largura da faixa.
5.3.2.1 Transientes em sobretensão na fonte de alimentação
Picos de tensão devem ser superpostos na fonte de alimentação. O pico de energia deve ser de 0,1 J, e sua amplitude será de 100%, 200% e 500% da sobretensão [porcentagem da tensão eficaz nominal em (rms)]. O pico pode ser gerado por uma descarga de capacitor ou por qualquer meio que lhe forneça uma onda de forma equivalente.
As linhas de fornecimento de energia devem ser protegidas por um filtro supressor adequado, consistindo no mínimo em um choque de 500 µH, capaz de conduzir a corrente na linha.
Devem ser aplicados dois pulsos de cada amplitude em fase com os picos da fonte de alimentação ou, alternativamente, pelo menos 10 pulsos em fases aleatórias com relação à fonte de alimentação utilizada. Qualquer transiente ou mudan-ça de corrente contínua aparecendo na saída do equipamento deve ser registrada.
5.3.2.2 Influência dos distúrbios de voltagens
Pode ser necessário ajustar o dispositivo secundário de forma que mudanças positivas e negativas possam ser detecta-das. A figura 5 mostra um circuito típico.
Os resultados de cada ensaio devem ser expressos como a razão do erro para o valor do distúrbio que o ocasionou.
5.3.2.2.1 Modo comum: Influência de uma tensão alternada entre os terras dos elementos primário e secundário
(tensão de modo comum induzida artificialmente)[Ver figura 6a]
Uma diferença de potencial entre o terra do elemento primário e o terra do elemento secundário elevará as tensões de modo comum nos eletrodos de medição.
Esta diferença de potencial estará na freqüência da alimentação. O seguinte ensaio é projetado para medir o efeito da fre-qüência da tensão de modo comum no desempenho do medidor de vazão eletromagnético.
Uma tensão alternada de 50 V (r.m.s.) com uma fonte de freqüência deve ser aplicada entre os terminais de terra dos elementos primário e secundário. Duas séries de ensaios devem ser realizados, uma com uma tensão de perturbação em fase com a fonte e outra com uma tensão de perturbação em quadratura com a fonte.
Durante estes ensaios é necessário assegurar que o elemento primário e o líquido interno estarão isolados do terra. Os erros serão definidos como porcentagem da largura de faixa de saída.
5.3.2.2.2 A influência de uma tensão alternada entre o terra e a fonte de alimentação [um alto potencial neutro na
linha (Ver figura 6b)]
Deve ser aplicada uma diferença de potencial ajustável entre 0 V e 50 V (r.m.s.) na fonte de freqüência, entre os terminais neutro e terra do elemento primário. O processo é similar àquele descrito em 5.3.2.2.1.
5.3.2.2.3 Influência de uma tensão de c.a. entre o terra e os terminais de saída (ver figura 7)
Uma diferença de potencial ajustável entre 0 V e 50 V (r.m.s.), ou uma tensão máxima especificada pelo fabricante, deve ser aplicada entre o terra e os terminais de saída da fonte de freqüência. Duas séries de ensaios devem ser conduzidas com tensão de perturbação respectivamente em fase e em quadratura com a tensão da fonte de alimentação. O erro deve ser estabelecido como uma porcentagem da largura da faixa de saída referindo-se a tensão.
NOTA 7 - Se não houver nenhuma isolação galvânica no elemento secundário, deve ser observada a recomendação do fabricante.
5.3.2.2.4 Influência de correntes fluindo em uma conexão aterrada entre os elementos primário e secundário (ver
figura 8)
Neste caso o processo descrito em 5.3.2.2.1 é modificado pela substituição da tensão perturbadora por uma corrente ajustável entre 0 A e 20 A. Os erros devem ser expressos em porcentagens da largura de faixa de medição de saída com relação à corrente em ampères.
Figura 5 - Circuito geral de ensaio
Figura 6 - Ensaio do efeito de: a) fonte de freqüência de tensão de modo comum (tensão aplicada entre o terra dos elementos primário e secundário) e b) tensão da fonte de freqüência entre o neutro e o terra do primário (tensão aplicada entre o terra e a fonte, se praticável)
5.3.2.2.5 Influência de interferências do modo série (ver figura 9)
Estes ensaios são aplicáveis apenas a medidores de vazão eletromagnéticos de c.c. pulsada ou a medidores de vazão eletromagnéticos que operem em freqüência diferente da freqüência da rede. Como os medidores de vazão podem, até certo ponto, rejeitar interferência do modo série na freqüência da rede, podem ser realizados ensaios adicionais para me-dir o efeito de sinais do modo série na freqüência da alimentação. Há várias maneiras de realizar esses ensaios, a maioria dos quais utilizando um transformador para gerar um pequeno sinal de c.a. na fonte de freqüência entre os eletrodos. Os erros devem ser expressos como porcentagem da largura da faixa da saída referidas à tensão perturbadora em milivolts.
5.3.2.2.6 Influência do aterramento
Estes ensaios são aplicáveis apenas a elementos secundários com entradas e saídas elétricas isoladas da terra.
Os ensaios devem ser realizados através da medida da variação do estado de regime permanente no valor inferior da faixa e largura de faixa resultantes do aterramento de cada um dos terminais de entrada e saída, um por vez.
Qualquer mudança transiente deve ser observada.
Deve ser tomado cuidado para eliminar qualquer efeito devido ao aterramento da fonte do sinal de ensaio.
5.3.3 Temperatura ambiente
Para aqueles medidores de vazão nos quais o elemento primário e secundário são uma unidade, o ensaio deve, quando praticável, ser executado para a unidade completa.
Um tempo mínimo de estabilização da temperatura de 4 h deve ser aplicado a cada ajuste de temperatura. A faixa de temperatura deste ensaio deve ser determinada pelas condições operacionais previstas para o sistema do medidor de vazão.
Elementos secundários remotos devem ser testados de acordo com a IEC 770, como segue.
As mudanças no valor do sinal de saída devem ser medidas nas temperaturas de operação máxima e mínima especifica-das pelo fabricante. Se elas estão incluíespecifica-das nesta faixa de operação, as mudanças devem ser mediespecifica-das em cada uma especifica-das seguintes temperaturas ambiente:
+ 20°C, + 40°C, + 55°C, 0°C, - 10°C, - 25°C, + 20°C
A temperatura deve ser mudada passo a passo na ordem dada e sem qualquer ajuste no medidor de vazão. Um segundo ciclo de temperatura, idêntico ao primeiro, deve ser executado sem reajustes do medidor de vazão.
A tolerância para cada temperatura é ± 2°C. Deve ser concedido tempo suficiente para estabilização da temperatura em
todas as partes do medidor de vazão. Os efeitos devem ser estabelecidos como porcentagem da largura da faixa de saí-da referido à variação saí-da temperatura ambiente.
NOTA 8 - As temperaturas acima relacionam-se à temperatura do ar ambiente como estabelecido. O fluido do processo deve estar na temperatura nominal de referência.
5.3.4 Umidade (somente elemento secundário)
Esta série de ensaios é baseada no procedimento descrito nas IEC 68-2-3 e IEC 68-2-4.
Imediatamente após um período adicional de 24 h nas condições ambiente, o erro deve ser determinado a intervalos de aproximadamente 20% da largura da faixa para sinais ascendentes e descendentes. Mudanças no erro destas medições inicialmente sob condições ambiente devem ser estabelecidas.
5.3.5 Vibração mecânica
Um procedimento geral é descrito na IEC 68-2-6. Todavia, deve-se reconhecer que estes ensaios podem ser muito dis-pendiosos ou mesmo impossíveis de se executar para medidores de vazão de grandes diâmetros. No fim do ensaio qual-quer mudança na calibração deve ser apresentada.
5.3.6 Choque mecânico (somente elemento secundário)
Este ensaio deve ser executado de acordo com a IEC 68-2-27.
6 Ensaios para a avaliação dos efeitos de outros fatores de influência 6.1 Influência magnética
Se há uma possibilidade da influência de materiais ferromagnéticos circundantes, ou fontes de campo magnético, um en-saio apropriado deve ser acordado com o fabricante. Os resultados destes enen-saios devem ser apresentados.
6.2 Impedância de saída da carga
Este ensaio deve ser realizado pela medida da mudança causada pelas variações na impedância de carga, do mínimo ao máximo valor especificado pelo fabricante na máxima vazão de ensaio. As mudanças na saída devem ser expressas co-mo porcentagem da largura de faixa de saída.
6.3 Deriva de longo tempo
O tubo de medição do medidor de vazão eletromagnético deve ser preenchido com água a temperatura ambiente. Antes de realizar as medidas, é recomendada a agitação da água para garantir a homogeneidade. Depois, sendo cuidadosa-mente ajustado, o medidor de vazão eletromagnético deve ser desligado por 24 h. Então ele deve ser ligado e qualquer mudança na leitura de zero, após um tempo apropriado de preaquecimento, registrado e expresso como uma porcenta-gem da largura da faixa de saída. No período de quatro semanas seguintes, o zero deve ser revisto toda semana e qual-quer mudança deve ser registrada.
6.4 Correntes de dispersão dentro do líquido
Correntes de dispersão fluindo no líquido dentro de um medidor de vazão eletromagnético podem ter uma influência na saída do medidor de vazão. Correntes podem ser induzidas no líquido usando o sistema mostrado na figura 10. Duas séries de ensaios devem ser feitas com as tensões de distúrbio respectivamente em fase e em quadratura com a tensão da fonte. Os erros devem ser expressos como uma porcentagem da largura de faixa por ampère.
6.5 Radiointerferência
Ensaios do efeito da interferência de radiofreqüência na saída devem ser objeto de acordos específicos entre o fabricante e o usuário.
Figura 8 - Ensaio do efeito de correntes c.a. em conexão aterrada entre os elementos primário e secundário
Figura 10 - Ensaio do efeito de correntes de dispersão dentro do líquido
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Anexo A
(informativo)
Bibliografia
[1] IEC 160:1963 - Standard atmospheric conditions for test purposes.
[2] IEC 770:1984 - Methods of evaluating the performance of transmitters for use in industrial process control systems.
