.: Laboratório de Vazão de Gás (Lagas) :.

O Laboratório de Vazão de Gás (Lagas) tem como missão o desenvolvimento de metodologias de calibração e o provimento de rastreabilidade no âmbito nacional, além da disseminação do conhecimento metrológico, na área de vazão e velocidade de fluidos (Líquido e Gás). Também destina parte de suas atividades ao estudo da transferência da rastreabilidade aos padrões secundários.

Os principais métodos de padronização primária de vazão de líquidos são: método gravimétrico e método volumétrico. No primeiro caso o volume de líquido escoado num período é determinado através da massa de líquidos, sua massa específica e tempo. No segundo caso é determinado através de tanques provadores, provadores compactos ou provadores de esfera.

Há laboratórios acreditados para a calibração de medidores de vazão de líquidos atendendo grande faixa da demanda da indústria de petróleo, mas não há para calibração dos tanques provadores de grandes volumes. O primeiro objetivo do laboratório para vazão de líquidos implantado no Inmetro é prover rastreabilidade para os tanques provadores, os provadores compactos e os provadores de esfera, desta forma prover rastreabilidade nas medições de vazão de líquidos.

Nas dependências do Laboratório de Vazão estão instalados sistemas gravimétricos para calibrar tanques e medidores de vazão de líquidos, utilizando água como fluido de calibração. Há instrumentos como tanques padrão, balanças, sistema móvel dosador de volume, medidores de vazão e suas instrumentações associadas para assim possibilitar pesquisas de métodos, técnicas e instrumentos para a calibração e ensaio de medidas materializadas de volume e provadores abrangendo diversas situações encontradas em campo. De fato, um dos objetivos do Laboratório é de oferecer serviços não cobertos por laboratórios acreditados pela Rede Brasileira de Calibração (RBC).

Capacidade

As instalações da área de vazão de líquidos, no Lagas,permitem a realização de calibrações de tanques volumétricos de até 500 dm³ de capacidade, e de medidores de vazão do tipo deslocamento positivo e tipo Coriolis na faixa de vazão de até 205 dm³/min. Para isso, o Laboratório conta com balanças de 200 g até 600 kg, utilizadas via sistemas gravimétricos.

Com o método volumétrico, a capacidade de calibração do Lagas dependerá de análise de cada caso, sendo que já foram realizadas calibração de tanques de até 14.000 dm³ de capacidade. Contudo, os procedimentos do laboratório permitem a calibração de tanque de volumes ainda maiores.

As principais atividades realizadas pelo Lagas para vazão de líquidos são:

- Padronização de volumes totalizados por métodos dinâmicos, dentre os quais destacam-se os seguintes:

1. Volumes totalizados por medidores de vazão;


2. Volumes totalizados por provadores compactos;

- Padronização de Medidas Materializadas de Volume com grandes volumes (acima de 20 litros), pelos seguintes métodos:

1. Método gravimétrico;


2. Método Volumétrico;

- Estudos para a padronização de micro vazões, através do método gravimétrico.

Instalações

1. Bancada de calibração de tanques pelo método gravimétrico, com capacidade para calibração de tanques de até 500 dm³ de água.
   
   
2. – Bancada de calibração de medidores totalizadores de volume pelo método gravimétrico, com possibilidade de calibração em vazões de até 250 dm³/min, utilizando água como fluido de calibração.
   
   
3. Bancada de padronização de micro vazão, pelo método gravimétrico.

Disseminação

A grandeza volume de líquidos é disseminada para laboratórios de calibração acreditados através da calibração dos padrões de volume, normalmente realizados em campo pela equipe do Lagas.

Para atendimento a exigências legais, algumas empresas petrolíferas ou empresas de abastecimento de água solicitam serviços de calibração que também podem ser realizados pelo Lagas.

Quando o tanque a ser calibrado possui até 500 dm³ de capacidade e pode ser transportado para o Inmetro, este será calibrado em nossas instalações, seguindo os procedimentos pré-estabelecidos em nosso sistema de gestão da qualidade. Para padrões de volume que têm que ser calibrados nas próprias instalações do cliente, o Lagas desenvolve metodologias específicas para cada caso, considerando as particularidades e possibilidades de cada instalação, já tendo realizado calibrações de tanques de até 14.000 dm³.

Pesquisa e Desenvolvimento

Atualmente o Lagas continua desenvolvendo e aprimorando métodos de calibração na área de tanques, provadores compactos e medidores de vazão totalizadores de volume. Além disso está sendo desenvolvido sistema primário para a rastreabilidade de micro vazões, pelo método gravimétrico.

- Vazão e Velocidade de Gás

As linhas de pesquisa

• Validação de metodologias para diminuição de incerteza de medição em anemometria;


• Estabelecimento da rastreabilidade em anemometria.
  

Infraestrutura

O Lagas possui um disco rotativo de calibração, o qual compõe o sistema padrão primário de velocidade. Este sistema de calibração é o início da cadeia de rastreabilidade para velocidade de fluidos, possibilitando assim a disseminação dessa grandeza por meio da calibração de instrumentos de medição em velocimetria. O disco tem dimensões e velocidade rastreáveis. Através dele, calibramos o nosso anemômetro laser Doppler (LDA), este padrão secundário. A partir do LDA, anemômetros de diversas técnicas podem ser calibrados com sua rastreabilidade assegurada ao sistema padrão primário de velocidade. Mediante o uso das técnicas de anemometria a laser Doppler (LDA), ultrassom, diferencial de pressão (tubo de Pitot) e térmica (fio quente - CTA, CCA), o laboratório possui o domínio das mais importantes e modernas ferramentas existentes em medição de escoamentos.

No que diz respeito às bancadas experimentais, o Lagas possui um túnel de vento de baixa turbulência, um túnel de vento de alta turbulência, ambos de circuito aberto, e diferentes tipos de medidores de vazão e velocidade de gás.

O túnel de vento de baixa turbulência possui 8 m de seção de testes com uma seção quadrada de 0,25 m2 e razão de contração igual a 10, sendo projetado para trabalhar com velocidades de 2 a 23 m/s com um nível de turbulência de 0,26% a 10 m/s e 0,37% a 22 m/s.

O túnel de vento de alta turbulência possui uma seção de testes com 1 m2 de área e 10 m de comprimento, sendo capaz de trabalhar com velocidades de 2 a 12 m/s com um nível de turbulência em torno de 5%. Ambos os túneis possuem dispositivos para monitoramento e controle da temperatura do escoamento ao longo de suas seções de teste.

Contato Técnico

Divisão de Metrologia em Dinâmica de Fluidos (Dinam)
Laboratório de Vazão de Gás (Lagas)
Av. N. Sra. das Graças, 50 – Xerém – Duque de Caxias – Rio de Janeiro – Brasil
CEP: 25.250-020
Telefones: (21) 2679-9149 e (21) 2679-9716
E-mail: lagas@inmetro.gov.br

.: Gas Flow Laboratory :.

The Laboratory of Gas Flow (Lagas) has the mission to develop calibration’s methodologies and to provide the metrological traceability in Brazil. It also works in the transferring traceability to secondary standards and the dissemination of metrological knowledge in the fluids flow and velocity field (Gases and Liquids).

Interlaboratory comparisons are the way to guarantee reliability, comparability and traceability of the measurements performed by Lagas.

-Liquid Flow

The main methods for liquid flow standardization are the gravimetric and volumetric method. The first one, the volume of liquid that passes through a given surface is calculated by means of liquid mass, its density and the period of time that the liquid flows across that surface. The second method uses tank provers, compact provers or pipe provers to determine the volume.

There are accredited laboratories for the calibration of liquid flow meters that meet the demand of the petroleum industry, but there is no accredited laboratory for calibration of large tanks. The first objective of the Inmetro Liquid Flow is to provide traceability for tank provers, compact provers and pipe provers, thereby providing traceability in liquid flow measurements.

Lagas has gravimetric systems for calibrating tanks and liquid flow meters that use water as the calibration fluid. This Laboratory has measurement instruments such as standard tanks, precision weighing scales, mobile volume dosing system, standard flow meters and their associated instrumentation enabling the developing of research works, measurement and calibration methods in laboratory or in field in the area of fluid flow metrology. In fact, one of the objectives of Lagas is to offer measurement services not covered by other laboratories.

Using gravimetric method,the Lagas allows to calibrate tanks up to 500 dm³ nominal volume. On the other hand, the Lab facilities allow calibrations of positive displacement and Coriolis type flow meters, in flow range up to 205 dm³ / min. In order to enable these calibrations using gravimetric method, the Laboratory has weighing scales down to 200 g up to 600 kg of nominal capacity.

Using volumetric methods, the calibration capacity of Lagas will depend on the analysis of each case, however the calibration of tanks of up to 14,000 dm³ of capacity have been performed. Nevertheless, Laboratory procedures allow tank calibration of even larger volumes.

The main activities carried out by Lagas are as follow:

1. Standardization of totalized volumes by dynamic methods, among which volumes totaled by flow meters and by compact provers; Standardization of totalized volumes by dynamic methods, among which volumes totaled by flow meters and by compact provers;


2. Standardization of Volume Materialized Measures of large nominal volumes (over 20 dm³), by the following methods:

a. Gravimetric method;
b. Volumetric Method;

3. Studies for the standardization of micro flows, through the gravimetric method

Installations

The facilities in the laboratory are the following:

1. - Calibration bench of tanks by the gravimetric method, with capacity for calibration of tanks up to 500 dm³ using water as calibration fluid.


2. - Calibration bench of flow meters by gravimetric method, with possibility of calibration in flow rates up to 250 dm³ / min, using water as calibration fluid.


3. - Micro-flow standardization bench, by gravimetric method.

Capacity

The volume of liquid can be disseminated to accredited calibration laboratories by calibrating volume standards, typically performed by the Lagas team in the client facilities.

In order to meet legal requirements, some oil or water supply companies request calibration services that can be performed by Lagas.

When the tank to be calibrated has up to 500 dm³ of capacity and can be transported to Inmetro, it will be calibrated in our facilities, following the procedures established in our quality management system. For volume standards that have to be calibrated in the customer's own premises, Lagas develops specific methodologies to each case, considering the particularities and possibilities of each installation, having already performed calibrations of tanks up to 14,000 dm³.

Research and Development

Nowadays,Lagas continues to develop and improve calibration methods for tank provers, compact provers and flow meters. In addition, a primary system is being developed for the traceability of micro-flows by gravimetric method.

-Gas Flow

Research Lines

• Validation of methodologies for reduction of measurement uncertainty in anemometry;


• Establishment of traceability in anemometry

Available Infrastructure

Wind tunnel low turbulence (Open-loop):

• Velocity range: from 2 to 23m/s;


• Contraction ratio: 1:10;


• Turbulence intensity: 0.26% at 10 m/s, 0.37% at 22 m/s


• Calibration section: exit of the contraction;

Wind tunnel high turbulence (Open-loop):

• Velocity range: from 2 to 12m/s;


• Dimensions: 1 m x 1 m x 10 m;


• Turbulence intensity: around 5%;


• Test section: all long the tunnel;

Calibration Disk

• solid steel rotating calibration Disk with calibrated diameter;


• Optical tachometer for angular frequency measurement, with calibrated clock.

Hot-Wire Anemometer
2D LDA system
2D LDA system
Micro Manometers
Pitot Tubes
Ultrasonic Anemometer

Contact

Fluid Dynamic Metrology Division (Dinam)
Gas Flow Laboratory (Lagas)
Av. N. Sra. das Graças, 50 – Xerém – Duque de Caxias – Rio de Janeiro – Brasil
CEP: 25.250-020
Telefones: (21) 2679-9149 e (21) 2679-9716
E-mail: lagas@inmetro.gov.br

Caracterização da Dinâmica de Escoamento de Fluidos

O Laboratório possui um sistema primário – um disco rotativo – para a medição de velocidade de fluidos, possibilitando assim a disseminação dessa grandeza ao longo de uma cadeia de rastreabilidade por meio da calibração de instrumentos de medição em velocimetria. Através do uso das técnicas de anemometria térmica (CTA, CCA), da anemometria a laser Doppler (LDA), da anemometria por ultra-som, de sensores eletroresistivos, da velocimetria por imagem de partícula (PIV), do shadowsizer e de um cluster de processamento paralelo de alto desempenho, o laboratório possui o domínio das mais importantes e modernas ferramentas existentes em medição de escoamentos.

No que diz respeito às bancadas experimentais, o Laboratório de Velocidade de Fluidos possui dois túneis de vento de circuito aberto. O túnel de vento aerodinâmico possui 8 m de seção de testes com uma seção quadrada de 0.25 m2 e razão de contração igual a 10, sendo projetado para trabalhar com velocidades até 30 m/s. O túnel de vento atmosférico possui uma seção de testes com 1 m2 de área e 12 m de comprimento, sendo capaz de trabalhar com velocidades de até 10 m/s.

Ambos os túneis possuem dispositivos para monitoramento e controle da temperatura do escoamento ao longo de suas seções de teste. Há também dispositivos para aquecimento e controle das bancadas de jatos livre e incidente.

O tanque estagnado bifásico possui capacidade para 1m3 de líquido. A bancada para escoamentos bifásicos em tubulações vertical e horizontal possibilitará a investigação experimental de escoamentos complexos, simulando condições como as encontradas na prospecção de petróleo, por exemplo. Estes estudos são, portanto, de interesse central para a indústria do petróleo e para a avaliação de medidores de vazão dedicados a escoamentos bifásicos.

O canal de água recirculante possui uma seção de visualização de 12 m de comprimento e área de 0,6 m x 0,6 m. Aqui serão realizadas calibrações de medidores de velocidade de água e diversas pesquisas em escoamentos líquidos, tais como o efeito da topografia de leitos de rio em sua vazão, efeitos hidrodinâmicos em embarcações e em plataformas de prospecção offshore e muitas outras aplicações.

A esquerda jato impingente com LDA e a direita túnel de vento ambiental

A esquerda túnel de vento aerodinâmico e a direita tanque estagnado bifásico

Ao fundo bancada bifásica de escoamento em tubo vertical com shadow sizer e na frente
análise de movimentação de bolhas de ar na água com sensor eletroresistivo

Bancada eletrônica e trecho do túnel aerodinâmico para a instalação do sistema de controle de aquecimento