Você está configurando uma célula DP eletrônica
e placa de orifício para medir uma vazão de álcool (
0,8 ) na faixa de
. Para verificar suas configurações, você está passando uma vazão de água conhecida de
pela tubulação. Qual deve ser a saída da célula DP?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um exercício que envolve configurar uma célula DP eletrônica com corrente de 4-20 mA e uma placa de orifício para medir a vazão de álcool. A densidade do álcool é
e a faixa de vazão que queremos medir é de 0 a 20 litros por minuto. Para conferir se está tudo certo, vamos passar uma vazão conhecida de água, que é de 10 litros por minuto, pela tubulação. Nosso objetivo aqui é descobrir qual será a saída da célula DP nesse cenário. Para resolver isso, vamos precisar usar a teoria de placas de orifício e entender como a pressão diferencial está relacionada à vazão e à densidade do líquido.
Passo 2
Primeiro, vamos entender como a placa de orifício funciona. Ela cria uma resistência no fluxo, o que gera uma diferença de pressão (
) que é proporcional à vazão (
) do líquido. A relação entre a pressão diferencial, a densidade do líquido, e a vazão pode ser descrita pela seguinte equação:
Onde:
-
é a pressão diferencial, -
é um coeficiente que depende do orifício e da tubulação, -
é a densidade do líquido, -
é a vazão.
Passo 3
Agora, como temos uma célula DP que converte essa pressão diferencial em uma corrente elétrica (de 4 a 20 mA), precisamos relacionar
com a corrente. A relação entre a corrente (
) e a pressão diferencial pode ser linear, onde:
- 4 mA correspondem à pressão mínima (
), - 20 mA correspondem à pressão máxima (
).
Então, podemos escrever:
Passo 4
Vamos agora calcular a pressão diferencial para a vazão conhecida de água (
L/min). Sabemos que a densidade da água (
) é aproximadamente 1,0 g/cm³ (
kg/m³). Substituindo na primeira equação:
Precisamos do valor de
, que depende da placa de orifício específica e da tubulação. Porém, como não temos esse valor, assumiremos que a relação é linear para simplificação, ou que já está calibrada para a faixa de 0-20 L/min.
Passo 5
Assumindo que a calibração está correta e que 0 L/min corresponde a 4 mA e 20 L/min a 20 mA, a vazão de 10 L/min é exatamente a metade da faixa máxima. Então, a corrente correspondente seria:
Resposta
A saída da célula DP será 12 mA quando uma vazão de 10 litros por minuto de água for passada pela tubulação.