Quando falamos em medição de vazão, a primeira coisa que vem à cabeça é o hidrômetro, aquele relógio mecânico que fica na entrada de água das residências. Esse tipo de instrumento realiza a contabilização (quantidade) de líquido que está passando pela tubulação.
Porém, os hidrômetros são dispositivos de medição mecânicos. Assim sendo, é através de uma combinação de turbina com engrenagens que é apresentado o valor totalizado do fluido em seu visor. Portanto, pode ser realizado uma analogia ao Hodômetro de veículos antigos, o qual apresenta a quilometragem através de indicadores analógicos.
Metodologias para medição de vazão
Assim sendo, são inúmeras as opções para se medir vazão, pois nada mais é do que certo volume em determinada quantidade de tempo. Podemos encontrar a vazão com o tempo que demoramos para encher um recipiente de volume conhecido. Por exemplo, o tempo que uma torneira leva para encher uma garrafa, se cronometrando esse tempo, teremos 15 segundos para encher uma garrafa de 600ml. Assim, onde chegamos a 40ml/s, e levando isso para uma unidade mais usual, chegamos em 0,96m³/h, ou seja, 960 litros por hora. Também existe a metodologia do tubo de pitot, onde a pressão no tubo é proporcional a velocidade do líquido em seu interior (mesmo princípio do sistema que mede velocidade do avião), aplicando essa velocidade obtida através da pressão em um cálculo com o diâmetro da tubulação, também se chega a vazão.
Portanto, temos inúmeros meios para se descobrir a vazão, onde podemos considerar principalmente o método da volumetria por tempo, e também, esse o mais utilizado em larga escala nas diversas tecnologias, a medição da velocidade do fluido. Reforçando, com a velocidade do fluido, chegamos a vazão através do diâmetro conhecido na seção onde essa velocidade foi medida.
Agora, conhecendo esse processo, podemos encontrar a velocidade do fluído através de inúmeras tecnologias, vamos elencar as principais:
Tecnologias para medição de vazão
- Turbina – Princípio utilizado no hidrômetro, onde o fluido em movimento gira uma turbina. Sendo assim essa tangencial ou axial, gerando uma frequência em Hz a qual é conhecida e convertida para a relojoaria através de acoplamento eletromagnético.
- Tempo de trânsito ultrassônico – Se utilizando de 2 sensores / emissores, os quais acoplados a um circuito eletrônico, calculam a velocidade a partir do atraso de tempo entre os pulsos enviados pelos sensores. Portanto, esse atraso de tempo é proporcional a velocidade do fluido em medição.
- Eletromagnético – Par de bobinas e eletrodos é energizado, gerando campo magnético. Esse campo é captado e processado, calculando assim a velocidade do fluido a partir da alteração desse campo medido.
- Placa de Orifício – Método obtido através do princípio do tubo de venturi, onde é implantado uma placa de restrição com orifício no interior da tubulação. Assim sendo, após o fluido passar por esse orifício, gera uma zona de baixa pressão nos arredores desse orifício. Portanto sendo essa pressão proporcional a velocidade do fluido.
- Tubo de pitot – A vazão volumétrica é calculada através da diferença entre pressão estática e dinâmica usando o princípio de Bernoulli e considerando o diâmetro interno do tubo.
- Coriólis – Obtém a medida através da vibração do tubo onde passa o fluido, tem um ou mais tubos de medição em que um excitador causa oscilação artificial. Assim que o fluido passa no tubo de medição, um desvio é imposto a esta oscilação devido a inércia do fluido. Onde essa diferença de vibração é proporcional a velocidade do líquido.
Aplicação prática medição de vazão
Para processos automatizados onde se busca maior confiabilidade e robustez operacional, na grande maioria das vezes são aplicados medidores de vazão. Sejam eles eletromagnético, ultrassônico, coriolis ou placa de orifício. Esse tipo de instrumento possui processamento digital de sinais e não possuem partes móveis. Ou seja, aumenta significativamente sua confiabilidade e durabilidade no decorrer do tempo, suportando as mais diversas condições de trabalho com a robustez que os processos requerem.
Outro fator importante é sua integração com automação, possibilitando a coleta de informações via rede (Modbus RTU, Profibus, HART). E também via sinal analógico de corrente (0-20mA, 4-20mA). Além do que, o sinal de saída de pulsos / frequência, o qual permite contabilizar o volume ou gerar um sinal de frequência proporcional a vazão. Sendo todos esses integrados aos diversos equipamentos coletores de informação, seja para uso desses dados em controle de processos, automação ou para historiamento de dados.
Automação na medição de vazão
Dessa forma, ao invés de apenas disponibilizar os dados de totalização em seu display, esses instrumentos apresentam a vazão instantânea. Ou seja, representada em diversas unidades de forma configurável, m³/h, m³/s, l/s entre outras que podem ser configuradas. Portanto, o volume totalizado também em diversas unidades, m³, galão, litro entre outros. E o mais interessante, gerar falhas ao detectar turbulência no fluido, ar na tubulação, fluxo reverso, alteração na viscosidade do fluido, entre muitos outros.
Então qual o melhor modelo a ser aplicado?
Para essa pergunta tudo se remete ao custo benefício, a qualidade de medição que o processo requer. E também, o quanto o fluido em questão possui valor financeiro e sustentável ao usuário. Portanto, não são raros exemplos de medição de ar em linhas com hidrômetros analógicos. Pois independente do que esteja passando em seu interior, quando há movimentação de sua turbina o mesmo estará marcando. Entretanto, isso é algo que não ocorre com um medidor eletrônico, o qual além de não totalizar. Pois também irá gerar alarme e notificar o sistema de uma anomalia operacional.
Portanto, com a redução nos custos de novas tecnologias de medição e instrumentos, vários são os projetos onde se viabiliza a utilização de medidores eletrônicos, garantindo sempre maior confiabilidade operacional e vida útil ao sistema.
