O que é um flange de orifício em um sistema de tubulação?

Flanges de orifício são componentes essenciais em sistemas de tubulação industrial, desempenhando um papel crítico na medição e controle do fluxo de fluidos. Esses flanges especializados abrigam uma placa de orifício, um dispositivo que restringe o fluxo para criar um diferencial de pressão.

Neste blog, exploraremos o propósito, os padrões, a construção, a montagem e os requisitos operacionais dos flanges de orifício. Isso ajudará você a entender sua importância na obtenção de gerenciamento de fluxo eficiente e preciso.

1. Objetivo principal e funções

Um flange de orifício serve a múltiplos propósitos em sistemas de tubulação industrial, especialmente na medição e controle de fluxo de fluido. Veja-os abaixo:

Metodologia de Medição de Vazão
Flanges de orifício funcionam abrigando uma placa de orifício que restringe o fluxo, causando uma diferença de pressão. Essa pressão diferencial é usada para calcular a taxa de fluxo com precisão.
Criação de pressão diferencial
Conforme o fluido passa pela placa de orifício, a restrição cria uma queda de pressão do lado a montante para o lado a jusante. Essa queda de pressão é diretamente proporcional à vazão.
Monitoramento de fluxo com boa relação custo-benefício
Em comparação com outras tecnologias de medição de vazão, os flanges de orifício oferecem uma solução confiável e econômica para monitoramento de vazão, exigindo manutenção mínima.
Aplicações de controle de processos
Em setores como petróleo e gás, processamento químico e geração de energia, flanges de orifício são essenciais para garantir controle preciso do processo, fornecendo dados de fluxo exatos.

2. Normas e especificações técnicas

Normas ASME garantir que os flanges de orifício sejam projetados e fabricados com foco em segurança e confiabilidade. Os requisitos ASME B16.36 especificam as dimensões, classificações de pressão e padrões de material necessários para flanges de orifício, garantindo que eles atendam a critérios rigorosos de desempenho. Para confirmar sua durabilidade e desempenho, todos os conjuntos de flanges de orifício são submetidos a testes de pressão sob condições operacionais especificadas.

Em termos de requisitos de construção, flanges de orifício são construídos para suportar ambientes de alta pressão e alta temperatura. Eles estão disponíveis em várias classificações de classe de pressão, variando de 300# a 2500#, adaptados para atender às demandas de diferentes sistemas.

Os flanges apresentam diferentes tipos de faces, incluindo rosto levantado (RF) e junta tipo anel (RTJ) designs, para atender às necessidades específicas da aplicação. Suas especificações dimensionais são críticas, pois as dimensões do orifício devem se alinhar precisamente com o tamanho do oleoduto e os critérios de medição de vazão.

Por último, qualidade do material as opções incluem aço carbono, aço inoxidável e materiais de liga, garantindo compatibilidade com as propriedades do fluido sendo manuseado. Essa abordagem abrangente garante funcionalidade e durabilidade em aplicações industriais.

3. Componentes e Montagem

Um conjunto de flange de orifício começa com pares de flanges correspondentes, que abrigam com segurança a placa de orifício, garantindo estabilidade e precisão. O design da placa de orifício, com dimensões críticas de orifício, é essencial para determinar as características do fluxo. Os pontos de tomada de pressão integrados permitem a medição precisa do pressão diferencial criado pela restrição de fluxo. Para garantir o alinhamento e a vedação adequados durante a instalação do flange de orifício, parafusos de macaco e plugues são incluídos no conjunto.

A montagem adequada é crucial para a confiabilidade do sistema e começa com o atendimento aos requisitos de junta, pois as juntas são essenciais para evitar vazamentos nas conexões de flange. Parafusos de alta resistência prendem o conjunto de flange, garantindo uma vedação firme e durável.

A sequência de instalação envolve a montagem dos flanges, juntas, e placas de orifício para manter a precisão e a funcionalidade. Finalmente, procedimentos de alinhamento cuidadosos são essenciais para atingir medições de fluxo precisas e evitar perdas de pressão dentro do sistema.

4. Instalação e Operação

Para que um flange de orifício opere bem, ele deve ser instalado corretamente. Aqui estão algumas considerações:

Comprimentos de tubulação a montante e a jusante

Para garantir uma medição precisa do fluxo, a tubulação deve ter trechos retos de comprimento suficiente em ambos os lados do flange do orifício. A seção a montante requer um trecho reto equivalente a 10 vezes o diâmetro do tubo (10D) para permitir que o fluxo do fluido se estabilize antes de atingir a placa do orifício.

A jusante, uma corrida reta igual a 5 vezes o diâmetro do tubo (5D) é necessária para minimizar distúrbios de fluxo causados pela queda de pressão. Esses comprimentos garantem um perfil de fluxo consistente, o que é crítico para leituras confiáveis de pressão diferencial.

Especificações de execução reta

A seção da tubulação contendo o flange de orifício deve estar livre de perturbações como cotovelos, tês, válvulas ou outros encaixes. Esses componentes podem causar turbulência ou fluxo irregular, o que pode levar a medições de pressão imprecisas.

Manter uma zona livre de perturbações garante que a placa de orifício opere dentro de seus parâmetros de projeto para cálculos precisos de vazão.

Quando se trata de parâmetros operacionais para flanges de orifício, estes são os essenciais:

Cálculos de vazão

A função primária de um flange de orifício é facilitar cálculos precisos de vazão. A pressão diferencial gerada pela placa de orifício é usada em equações de vazão que consideram variáveis como tamanho do tubo, propriedades do fluido e dimensões da placa de orifício. Esses cálculos fornecem uma medição precisa da vazão volumétrica ou mássica do fluido, permitindo um controle eficaz do processo.

Medição de Diferencial de Pressão

As torneiras de pressão integradas ao conjunto de flange de orifício capturam as leituras de pressão a montante e a jusante da placa de orifício. Essas leituras fornecem a pressão diferencial, que é essencial para determinar a vazão. O posicionamento e a calibração adequados dos medidores de pressão são essenciais para evitar erros que podem comprometer a precisão da medição.

Considerações sobre temperatura

A temperatura operacional do sistema deve ser levada em conta durante a instalação e operação. Variações de temperatura podem afetar tanto as propriedades físicas do fluido, como densidade e viscosidade, quanto as propriedades do material da placa de orifício e flanges. Aderir aos padrões de flange de orifício garante que os materiais usados possam suportar a faixa de temperatura do sistema, mantendo a precisão e a durabilidade.

Fatores de coeficiente de fluxo

O coeficiente de fluxo é um fator de ajuste que considera as propriedades únicas do fluido, como compressibilidade, viscosidade e perfil de fluxo. Incorporar esse coeficiente no cálculo da taxa de fluxo garante que o sistema forneça medições precisas, mesmo em aplicações que envolvam fluidos não padronizados, como gases, vapor ou líquidos não newtonianos. A calibração adequada do coeficiente é crítica para obter dados de fluxo de alta precisão.