Coriolis

Para entender o princípio de funcionamento do medidor de vazão Coriolis é necessário que se tenha um entendimento claro da força de Coriolis, pois é nela que se baseia o funcionamento do medidor.

Para entender a força de Coriolis, imagine um sistema constituído por um disco em rotação, com velocidade angular constante, e dois jogadores (jogador A e jogador B) de bola em lados opostos no disco, conforme a Figura 6.

Quando a bola é arremessada do jogador A para o jogador B, se a direção inicial da bola visar o ponto instantâneo em que estava no momento do lançamento, ela não atingirá o jogador B. Sua trajetória em relação ao disco será uma curva, chegando atrás do objetivo inicialmente visado. Esse movimento curvilíneo ocorre, em razão da existência de uma força que desvia a bola do seu objetivo. Considerando o contrário, em que o jogador B arremessa a bola para o jogador A, a bola também descreverá uma curva, devido à velocidade tangencial que tinha no momento do lançamento, e não atingirá o objetivo. Mais uma vez uma força atua desviando a direção da bola, considerando o disco como referência.

Portanto, a força de Coriolis é definida como sendo a força $ f_{c} $ que uma massa $ m $ é submetida quando ela se desloca com velocidade relativa $ v_{r} $ em relação a um sistema de referência, por sua vez em movimento de rotação $ w $. Essa força pode ser calculada de acordo com a equação,

$ \overrightarrow{f_{c}} = 2 \cdot m \cdot \overrightarrow{w} \times \overrightarrow{v_{r}} $

Obs.: o símbolo 'x' é para o produto vetorial.

Os medidores de vazão Coriolis são instrumentos que, utilizando o princípio de Coriolis, medem diretamente a taxa de fluxo de massa de um processo. O medidor é constituído por um ou dois tubos que vibram a uma determinada frequência dentro do invólucro do sensor, que além do elemento sensor (os tubos), possui um transmissor. Esses tubos podem ser normais (retos) ou com curvas em formato de U, S ou W.

Os transmissores enviam um sinal de entrada na forma de corrente pulsada para uma bobina de comando magnético dentro da unidade do sensor, fazendo os tubos vibrarem na sua frequência natural. Essa vibração permanece com uma frequência constante enquanto não existe fluxo algum passando por esses tubos. Esses sinais de entrada do sensor são processados, e como saída são geradas duas ondas senoidais em fase, uma para cada transdutor de velocidade.

Entretanto, quando o fluxo de fluido passa por esse tubo "vibrante", a ocorrência natural da força de Coriolis provoca uma ligeira rotação desse tubo, rotação que é proporcional à quantidade de massa que flui no tubo. Essa ligeira rotação no tubo ocasiona um deslocamento de fase entre as ondas senoidais de saída e, a partir dessa defasagem, a medição é feita.

Além da vazão, o medidor é capaz de medir a densidade desse fluido através do monitoramento do período de vibração desse tubo.