Princípio de medição de vazão Coriolis

Em muitos setores da indústria é a vazão mássica, e não a vazão volumétrica, que precisa ser medida. No processamento de alimentos, por exemplo, produtos como pastas, polpas e iogurte geralmente são dosados por peso, não por volume. Portanto, o rótulo da embalagem informa ao consumidor o peso do produto em vez do volume. Um motivo para isso é que o volume da maioria dos fluidos pode variar muito sob influências físicas, como pressão, temperatura e densidade. A massa de um fluido não é afetada por essas influências – portanto, a medição da vazão mássica tem algumas vantagens que a medição volumétrica simplesmente não pode oferecer. Esse é um aspecto de particular importância para a medição fiscal em fluidos de dosagem e de batelada.

A massa de um corpo é geralmente determinada por pesagem. Do ponto de vista da engenharia, no entanto, há grandes dificuldades a serem superadas para pesar diretamente uma massa que está fluindo continuamente por um sistema de tubulação. É por essa razão que, nas últimas décadas, surgiu um princípio de medição que permite que a vazão mássica em tubos seja medida direta e continuamente: a medição de vazão mássica pelo princípio Coriolis. Em algumas aplicações, faz mais sentido aplicar o princípio Coriolis do que determinar a massa indiretamente medindo a vazão volumétrica e a densidade (volume × densidade = massa).

A descrição mais antiga desse princípio é geralmente atribuída ao físico e matemático francês Gaspard-Gustave de Coriolis (1792 – 1843), cujo nome foi dado ao princípio.

O efeito ocorre somente em sistemas rotativos, por exemplo, em carrosséis ou em nosso planeta em rotação, mas não deve ser confundido com a força centrífuga. Apesar do fato de o termo “força de Coriolis” ser amplamente utilizado, é frequentemente difícil descrever a força, muito menos explicá-la. Sua ocorrência é sempre observada quando o movimento retilíneo e a ação rotativa são sobrepostos em um sistema.

Um exemplo prático é ilustrado na Figura 1: uma pessoa parada em uma plataforma giratória precisa apenas se inclinar ligeiramente para dentro para neutralizar a força centrífuga (esquerda). Uma pessoa que se move do centro de rotação em direção à borda da plataforma giratória, no entanto, encontra uma velocidade de rotação cada vez maior e, como a inércia entra em ação, precisa superar uma força conhecida como força de Coriolis. Essa força de Coriolis age para desviar a pessoa do caminho mais curto através da plataforma giratória (em linha reta ao longo do raio). Quanto mais pesada a pessoa, mais rápida a velocidade de rotação e mais rápido a pessoa caminha em direção à circunferência (“vazão mássica”), mais a inércia é perceptível e mais poderoso é o efeito da força de Coriolis.

Em termos matemáticos, a força de Coriolis (F_C) é, portanto, proporcional à massa em movimento (_m^· ), à velocidade de rotação (ω) e à velocidade radial (v_r) no sistema rotativo:

F_c = 2 ⋅ m ⋅ ω ⋅ v_r

As forças de Coriolis estão sempre presentes quando o movimento linear e a ação rotativa estão sobrepostos em um sistema (Fig. 1, à direita). Na ausência de movimento linear (Fig. 1, à esquerda, pessoa parada), ocorrem apenas forças centrífugas.

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