Placa de orifício
Uma placa de orifício é um dispositivo, modelo de medidores de restrição, usado para medir a vazão, reduzir a pressão ou restringir a vazão. De acordo com a norma ABNT NBR ISO 5167-1 (2008) uma placa de orifício é uma placa fina com uma abertura circular usinada em sua superfície permitindo a passagem de fluido no orifício. Ou seja, a placa de orifício é um disco com furo concêntrico, excêntrico ou segmentado que é colocado perpendicularmente à tubulação, sendo o furo com diâmetro menor que o da tubulação. O diâmetro externo é igual ao espaço interno entre os parafusos dos flanges para facilitar a montagem.
Esta placa também é chamada de clássica, possui um orifício centralizado sendo utilizada principalmente para líquidos e gases sem sólidos em suspensão. Esse tipo de placa é utilizado frequentemente em tubulações de diâmetros pequenos, utilizada principalmente quando o fluido é carregado de impurezas que podem ficar acumuladas na montante e parte inferior da placa. Além disso, é mais frequentemente colocada em casos da presença de condensados em medições de gases sujos. Este tipo de placa é considerada mais imprecisa, sendo aplicável para líquidos carregados de sólidos, além de meios bifásicos, sujos e com partículas. Dessa forma, é mais utilizada para fluidos laminares e com proporções mais elevadas de partículas se comparada a excêntrica.
A placa de orifício é posicionada na flange entre duas tubulações, à medida que o fluido (líquido ou gás) flui pela abertura, sua pressão diminui até atingir seu mínimo em uma área chamada “vena contracta”. Neste ponto, o valor mínimo de pressão e a velocidade máxima são alcançados. A pressão então aumenta novamente, mas não atinge o valor anterior devido à turbulência e às perdas por atrito. A diferença de pressão criada pelo orifício é usada para calcular a vazão, as pressões são obtidas por manômetros, em que esse sinal passa por um transdutor transformando o valor em medida de vazão.
A placa de orifício é um dispositivo amplamente utilizado em indústrias como petróleo e gás, produtos químicos, água e águas residuais, usinas de energia, alimentos e bebidas, produtos farmacêuticos, papel e celulose, mineração e metalurgia e em processos industriais automotivos.
A placa de orifício se caracteriza pela grande resistência, oferecendo durabilidade excepcional, tudo por uma relação custo-benefício favorável. A instalação é simples e prática, facilitando tanto o processo inicial, como a manutenção final, reduzindo a necessidade de pessoal qualificado e os custos associados. Além disso, a qualidade dos materiais utilizados na fabricação proporciona longa vida útil e minimiza a necessidade de manutenções frequentes, resultando em economia para o cliente. Porém, ressalta-se que a utilização de placas de orifício, apesar de ser uma opção econômica, pode causar perdas de energia e turbulência no fluxo, o que pode afetar a precisão das medições, principalmente em baixas velocidades. Vale ressaltar também que a baixa precisão de medidas, faz com que esse tipo de medidor não seja considerado como seguro em casos de faturamento por vazão, por exemplo em indústrias que utilizam a compra de gás diretamente por dutos.
Iniciando com as considerações de regime permanente, fluido incompreensível e o tubo, de diâmetro “D”, no sentido horizontal somente. Sendo o orifício do medidor possuindo diâmetro “d”, faz-se o balanço de energia no volume de controle que possui o equipamento: H 1 = H 2 => P 1 ρ g + Z 1 + v 1 2 2 g + h b − h p = P 2 ρ g + Z 2 + v 2 2 2 g {\displaystyle H{\scriptstyle {\text{1}}}=H{\scriptstyle {\text{2}}}=>{\frac {P{\scriptstyle {\text{1}}}}{\rho g}}+Z{\scriptstyle {\text{1}}}+{\frac {v{\scriptstyle {\text{1}}}^{2}}{2g}}+h{\scriptstyle {\text{b}}}-h{\scriptstyle {\text{p}}}={\frac {P{\scriptstyle {\text{2}}}}{\rho g}}+Z{\scriptstyle {\text{2}}}+{\frac {v{\scriptstyle {\text{2}}}^{2}}{2g}}} (1) Sendo a perda de carga desprezível (hp=0), o tubo totalmente na horizontal (Z1=Z2=0) e sem a presença de bombas (hb=0) no volume de controle, o balanço se exemplifica para: P 1 ρ g + v 1 2 2 g = P 2 ρ g + v 2 2 2 g {\displaystyle {\frac {P{\scriptstyle {\text{1}}}}{\rho g}}+{\frac {v{\scriptstyle {\text{1}}}^{2}}{2g}}={\frac {P{\scriptstyle {\text{2}}}}{\rho g}}+{\frac {v{\scriptstyle {\text{2}}}^{2}}{2g}}} (2)
