MEDIDORES DE VAZÃO

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INTRODUÇÃO
A vazão é a terceira grandeza mais medida nos processos industriais. As aplicações são muitas, indo desde aplicações simples como a medição de vazão de água em estações de tratamento e residências, até medição de gases industriais e combustíveis, passando por medições mais complexas. A escolha correta de um determinado instrumento para medição de vazão depende de vários fatores. Dentre estes, pode-se destacar: exatidão desejada para a medição; tipo de fluido: líquido ou gás, limpo ou sujo, número de fases, condutividade elétrica, transparência, etc; condições termodinâmicas: por exemplo, níveis de pressão e temperatura nos quais o medidor deve atuar; espaço físico disponível; custo, etc.
Vazão pode ser definida como sendo a quantidade volumétrica ou mássica de um fluido que escoa através de uma seção de uma tubulação ou canal por unidade de tempo. A vazão volumétrica é definida como sendo a quantidade em volume que escoa através de certa secção em um intervalo de tempo considerado. As unidades volumétricas mais comuns são: m3/s, m3/h, l/h, l/min, GPM (galões por minuto), Nm3/h (normal metro cúbico por hora), SCFH (normal pé cúbico por hora), entre outras.
Q= 
 Onde: V = volume, t = tempo, Q = vazão volumétrica.
 Já a vazão mássica é definida como sendo a quantidade em massa de um fluido que escoa através de certa secção em um intervalo de tempo considerado. As unidades de vazão mássica mais utilizadas são: kg/s, kg/h, t/h, lb/h. 
Qm = 
 Onde: m = massa, t = tempo, Qm = vazão mássica.
A medição de vazão inclui no seu sentido mais amplo, a determinação da quantidade de líquidos, gases e sólidos que passa por um determinado local na unidade de tempo; podem também ser incluídos os instrumentos que indicam a quantidade total movimentada, num intervalo de tempo. 
Existem diversos medidores de vazão, porém iremos enfatizar seis diferentes medidores: placa de orifício, rotâmetro, deslocamento positivo, magnético, vortex , arduíno.
 A placa de orifício é um dos muitos dispositivos inseridos numa tubulação para se criar uma pressão diferencial, o mais simples e mais comum. Consiste em uma placa precisamente perfurada, a qual é instalada perpendicularmente ao eixo da tubulação. É essencial que as bordas do orifício estejam sempre perfeitas, porque, se ficarem, imprecisas ou corroídas pelo fluído, a precisão da medição será comprometida. Costumeiramente são fabricadas com aço inox, monel, latão, etc, dependendo do fluído.
Os rotâmetros Estes medidores são largamente empregados na indústria e em laboratórios. Eles baseiam-se na força de arraste exercida pelo fluido sobre um “flutuador” colocado dentro de um tubo cônico de material transparente. A posição de equilíbrio do “flutuador” pode ser relacionada com a vazão do fluido. são medidores de vazão por área variável, nos quais um flutuador varia sua posição dentro de um tubo cônico, proporcionalmente à vazão do fluido. Esse medidor funciona quando o fluido passa através do tubo da base para o topo. Quando não há vazão, o flutuador permanece na base do tubo e seu diâmetro maior é usualmente selecionado de tal maneira que bloqueie a pequena extremidade do tubo, quase que completamente. Quando a vazão começa e o fluido atinge o flutuador, o empuxo torna o flutuador mais leve; porém, como o flutuador tem uma densidade maior que a do fluido, o empuxo não é suficiente para levantar o flutuador.
O medidor eletromagnético é um elemento primário de vazão volumétrica, independente da densidade e das propriedades do fluido. Este medidor não possui obstrução, e portanto, apresenta uma perda de carga equivalente a um trecho reto de tubulação. Para medição de líquidos limpos com baixa viscosidade o medidor eletromagnético é uma opção. Medidores magnéticos são, portanto, ideais para medição de produtos químicos altamente corrosivos, fluidos com sólidos em suspensão, lama, água, polpa de papel. Sua aplicação estende-se desde saneamento até indústrias químicas, papel e celulose, mineração e indústrias alimentícias. A única restrição, em princípio é que o fluído tem que ser eletricamente condutivo. Tem ainda como limitação o fato de fluidos com propriedades magnéticas adicionarem um certo erro de medição.
O medidor vortex possui um anteparo de geometria conhecida é colocado de forma que permita a obstrução parcial uma tubulação por onde escoa um fluido, acarretando assim na formação de vórtices, que nada mais são que escoamentos giratórios onde as linhas de corrente apresentam um padrão circular ou espiral ou movimentos espirais ao redor de um centro de rotação. Esses vórtices, por sua vez se desprendem alternadamente de cada lado do anteparo.
O medidor de vazão por Deslocamento Positivo é bastante utilizado para medição de consumo de fluidos que possuem elevadas viscosidades em amplas aplicações comerciais e domésticas; procede de modo que fluido passe ao longo de um mecanismo composto de várias células ou divisões de volumes equivalentes. O fluido que passa movimenta este mecanismo, promovendo com isso, a passagem do fluido através do corpo do medidor em uma série de porções iguais. O mecanismo de rotação aciona um contador que determina o número de rotações efetuadas e, devido à natureza conhecida de cada porção passada, calcula-se o volume que passa em qualquer dado momento. As células ou divisões que compõem o mecanismo do contador são formadas por lâminas impulsoras, câmaras de diafragma e engrenagens ovais.
O arduíno possui aplicações bastante diversificadas e dependem da criatividade e necessidade de quem o utiliza, podendo ser empregado nos campos do entretenimento, arte, automação residencial e até filantropia. O arduíno é um pequeno computador em que é possível se interagir com o ambiente. Através dele pode-se medir a vazão de modo que ele recebe os dados a serem interpretados, e gera novos dados decodificados a partir de um aplicativo. Dessa forma, ele define uma dada vazão a cada segundo, e por fim o programa realiza uma média aritmética das vazões computadas por minuto.
OBJETIVO
 Este relatório tem por objetivo estudar os diferentes medidores de vazão entendendo seu princípio de funcionamento e as diferenças que geram para as mesmas condições. 
MATERIAIS UTILIZADOS 
Os materiais utilizados no experimento encontram-se descritos abaixo:
Planta piloto de medidores de vazão volumétrica; (figura 1)
Painel de inversores de frequência; (Figura 2)
Software utilizado para medição. (Figura 3)
Figura 1: Planta piloto de medidores de Figura 2: Painel de inversores de frequência 
vazão volumétrica
 
Figura 3: Software utilizado para medição
METODOLOGIA 
Inicialmente, foram ajustadas as voltagens que variavam em uma faixa crescente de 9 a 20 volts com amperagem de 4 mA (miliamperes);
Em seguida, foram alternados os valores das voltagens, e consequentemente obtiveram-se os valores das suas respectivas frequências; 
Posteriormente, os valores obtidos para cada medidor de vazão como rotâmetro, Deslocamento Positivo, Vórtex, Placa de Orifício, Arduíno e Flow, poderam ser observados com o auxílio do software de monitoramento através de um computador ligado a planta.
O mesmo procedimento foi repetido para cada valor para os diferentes medidores de vazão.
Foram anotados os valores das vazões correspondentes para cada medidor em cada voltagem.
RESULTADOS E DISCURSSÕES 
Através da voltagem e da frequência usadas no experimento foi possível obter as vazões para os respectivos medidores utilizados, valores estes representados na tabela abaixo:
Tabela 1: Resultados obtidos para cada medidor de vazão
	Voltagem (V)
	Frequência (Hz)
	Rotâmetro (L/min)
	Deslocamento Positivo (L/min)
	Vórtex (L/min)
	Placa de Orifício (L/min)
	Arduíno (L/min)
	Flow (L/min)
	9
	18,5
	4,07
	 -
	1,01
	6,08
	3,01
	2,0
	10
	22,02
	5,79
	5,97
	-
	7,07
	-
	- 
	11
	25,9
	7,57
	 -
	5,24
	8,1655,15
	6,95
	12
	29,4
	9,32
	9,25
	7,00
	9,72
	6,7
	 -
	13
	33,3
	11,0
	 -
	8,65
	10,8
	8,2
	10,4
	14
	36,8
	12,8
	13,1
	9,995
	12,5
	9,12
	- 
	15
	40,7
	14,5
	 -
	11,85
	14,35
	10,69
	13,7
	16
	44,22
	16,0
	16,7
	13,2
	15,85
	11,54
	 -
	17
	48,18
	18,0
	 -
	15,0
	17,55
	13,29
	16,85
	18
	51,51
	18,9
	19,3
	16,5
	19,5
	14,15
	- 
	19
	55,49
	20,6
	 -
	17,6
	20,5
	15,69
	20,25
	20
	58,9
	22,0
	21,9
	19,5
	22,2
	15,96
	- 
Podemos observa que nas voltagens 9, 11, 13,15, 17 3 19 não foram obtidos os resultados do medidor de deslocamento positivo uma vez que ele encontrava-se inoperante no momento das medições. Já nas voltagens 10,12,14,16,18 e 20 não foi usado o medidor de vazão flow, pois encontrava-se inoperante no momento das medições. 
Os medidores do tipo vortex e arduíno não identificou leitura quando a voltagem era de 10 Volts, de modo que pode-se deduzir que esses equipamentos não funcionam para baixos valores de voltagem e frequência. 
Através dessas informações, foi possível construir dois gráficos, sendo o primeiro das vazões dos demais medidores em função da vazão do rotâmetro. 
Gráfico 1: Representa a vazão dos demais medidores versus a vazão do rotâmetro
No segundo gráfico foi esquematizado através das vazões de todos os medidores em função da frequência. 
Gráfico 2: 
CONCLUSÃO
Podemos concluir que neste experimento nos possibilitou definir que a vazão é uma das variáveis mais importantes num processo, que existem vários medidores para determina-la, entre eles o rotâmetro, que é um instrumento simples na sua execução, de fácil leitura, fácil de calibrar e possui perdas mínimas. Através dos resultados representados no gráfico podemos observa as curvas individuais de cada medidor, além de semelhante em ambas das situações em alguns resultados sobrepuseram-se umas as outras. No entanto, a placa de orifício e o arduíno foram os medidores que operaram, com os maiores e menores valores de vazão e frequência respectivamente. 
O experimento foi satisfatório, porém não podemos desprezar possíveis erro durante o experimento, sendo assim é importante ressaltar que a variações no comportamento das curvas do arduíno e do vortex deve-se ao fato de que não houve detecção de leitura das vazões desses equipamentos quando a voltagem foi aplicada foi igual a 10 Volts.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS 
Cassiolato, C. 2008, Medição de Pressão: tudo o quê você precisa saber, Controle & Instrumentação Edição 135.
Delmee, G,J. 2003. “Manual de Medição de Vazão”, 3ª Edição, Editora Edgard Blücher.
 Incropera, F.P., Witt, D.P., 2008. “Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa”, Livros Técnicos e Científicos Editora S/A, Brasil. Fox, 
Robert W. e McDonald, Alan T., 1998, “Introdução à Mecânica dos Fluidos”, 5ª ed. – Editora LTC – Rio de Janeiro.