ULTRASONIC TECHNOLOGY IN FLOW MEASUREMENT OF INCOMPRESSIBLE FLOW

• Main Author: ANA LUISA AULER DA SILVA FERREIRA
• Other Authors: ALCIR DE FARO ORLANDO
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2010
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=16724@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=16724@2

O presente trabalho avalia a influência da instalação em medidores de vazão ultrassônicos, utilizando simulação numérica. Foram apresentadas características dos medidores ultrassônicos e questões sobre a configuração da modelagem do escoamento que podem influenciar nos resultados numéricos. Foram descritos os procedimentos utilizados para traçar as linhas e para calcular a velocidade média no medidor e o erro de medição. Foi mostrado o efeito de uma curva, duas curvas no mesmo plano e duas curvas em planos perpendiculares, em medidores ultrassônicos de 1, 2, 3, 4, 5 e 8 canais, com diferentes arranjos. Também foi analisado o efeito de um degrau no resultado do medidor ultrassônico por meio de simulação de medidores 1 a 5 canais e por calibração de medidores de 3 canais. Foram utilizados fatores, calculados pela razão entre a velocidade indicada pelo medidor em um dado local e a velocidade que seria indicada pelo mesmo medidor em escoamento completamente desenvolvido. Logo após uma curva, os fatores para medidores de 1 canal variaram de 0,40 a 1,28; para medidores de 3 canais, de 0,5 a 1,42; e para medidores de 4 e 5 canais, as diferenças chegaram a ultrapassar 10%. A 20D após uma curva, medidores de 2 e 3 canais indicaram fatores de 0,9 a 1,08 e medidores de 4 e 5 canais, fatores de 0,99 a 1,04. Os parâmetros de diagnóstico analisados não se mostraram eficazes e sua utilização não é recomendada. Pela simulação, um degrau convergente de -4% gera diferenças na ordem de 0,3% para medidores de 3 canais e, para degrau divergente de 4%, as diferenças ultrapassam 0,5%. A diferença entre os resultados das calibrações com e sem degrau ficou entre 0,18% a 0,3%. A simulação numérica é uma ferramenta útil na análise dos medidores ultrassônicos e mostrou a sensibilidade desses medidores a variações no perfil de velocidades. === The present work evaluates the influence of the installation in ultrasonic flow meters, using numerical simulation. Ultrasonic meter characteristics and issues about the flow modeling configuration that may influence the numerical results were presented. Procedures used to draw the lines and to calculate the meter mean velocity and the measurement error were described. The effect of one curve, two curves at the same plane and two curves at perpendicular planes at 1, 2, 3, 4, 5 and 8-path meters with different arrangements were shown. Also, the effect of one step at the results of ultrasonic meters was analyzed by the simulation of 1 to 5-paths meters and by the calibration of a 3 path meters. Factors calculated by the ratio between the velocity indicated by the meter in a certain position and the velocity that would be indicated by the meter in a fully developed flow. Just after one curve, the factors for 1-path meters varied from 0.40 to 1.28; for 3-path meters, from 0.5 to 1.42; and for 4 and 5-path meters, the differences were higher than 10%. At 20D downstream of one curve, 2 and 3-path meters indicated factors equal to 0.9 and 1.08; and 4 and 5-path meters, factors equal to 0.99 to 1.04. The diagnostic parameters analyzed were not efficient and their use is not recommended. By the simulation, a convergent step of -4% generates differences about 0.3% for 3-path meters and for a divergent step -f 4%, the differences are higher than 0.5%. The differences between the calibration results with and without steps were from 0.18% to 0.3%. The numerical simulation is a useful tool in the ultrasonic meter analyses and showed the sensitivity of these meters to velocity profile variations.