VAZÃO

VAZÃO

Vazão em hidráulica é a quantidade de liquido que é transportada em uma unidade de tempo, e medida em uma secção de um conduto livre (Rio, Canal, Tubulação) ou de um conduto forçado por meio de uma tubulação.

No conduto livre a pressão na superfície do liquido é a pressão atmosférica. E no conduto forçado a pressão do liquido é maior que a pressão atmosférica.

A vazão está ligada a rapidez com que o líquido passa por uma determinada secção, Assim, pode-se escrever a vazão como:

Q = S x V

Onde:

Q = vazão

S = Área da Secção

V = velocidade

Assim com uma seção onde a área foi medida em m² e a velocidade de escoamento V em m/s, vazão Q,  é dada em m³/s.

Esta equação é denominada equação da continuidade e é invariável ao longo de qualquer caudal quer seja aberto ou fechado, livre ou sob pressão, desde que não haja contribuições, ou retiradas no percurso.

 Medir a vazão, porém não é uma atividade simplista, pois ao administrador interessa conhecer a vazão instantânea e a totalizada, para que possa gerenciar a atividade de produção quer seja em uma irrigação, ou no abastecimento de uma cidade, pois da vazão decorre quase todos os indicadores de gestão, principalmente as perdas.

Quando se trata de pequenos canais ou rios, a solução da vazão instantânea é mostrada conforme postado em:

http://jorcyaguiar.blogspot.com.br/2011/04/vazao-em-rios.html

http://jorcyaguiar.blogspot.com.br/2011/09/medicao-de-vazao-do-rio-quebo-2.html

Porém os maiores problemas residem na gestão de abastecimento das cidades, e nesta condição os projetos não contemplam este importante item operacional, e quando contemplam restringem apenas a medição instantânea nas etas por meio de calhas parshall.

Nas calhas para se ter, a precisão da totalidade de volume que foi transportado no dia ou em outro intervalo de tempo, ter-se-ia que medir todas as variações de vazões, as interrupções e a duração de CAD um destes eventos, o que é praticamente impossível, sem a utilização de uma instrumentação adequada.

Assim concluímos que toda gestão baseada na vazão instantânea por meio da vazão nominal das bombas, e na instantânea das calhas são todas vinculadas a uma margem de erro muito grande, o que infere no resultado dos indicadores dela derivada.

 Esta condição de não se implantar uma eficiente política de MACROMEDIÇÃO, nos sistemas de abastecimento de água era decorrente da ausência de instrumentos nacionais, e com custos compatíveis com cada infraestrutura implantada, porém atualmente esta condição está ultrapassada e é muito barata uma eficiente gestão de vazão do que os custos gerados pela sua não implantação.

Assim com o advento dos medidores ultrassônicos, e magnéticos, fazendo parte da indústria nacional, os custos já não são mais limitantes, assim como a montagem, calibração e manutenção.

MEDIDOR ULTRA SONICO US 11 – PARA CALHAS, VERTEDOUROS E CANAIS

                                                          Medidor Ultra Som US 11 – Montado em Calha Parshall

Princípio de medição

A distância entre o transdutor e a superfície monitorada (lâmina de água no canal, ou do tanque, por exemplo) é diretamente proporcional ao tempo transcorrido entre a emissão e recepção do pulso de ultrassom pelo transdutor.

Sabendo-se que a velocidade de propagação do som no ar é de 344 m/s a 20ºC, o cálculo é baseado na seguinte equação:

Distância= (Velocidade do Som x Tempo) / 2

Uma vez que o tempo inclui o retorno do pulso de ultrassom refletido ao transdutor, a unidade controladora considera somente a metade desse valor para que o cálculo de distância seja correto.

Influência da temperatura

A velocidade de propagação do som no ar é afetada por variações na temperatura ambiente na proporção de 0,17% para cada 1º C. Para compensar tais flutuações, os transdutores possuem integrado um sensor de temperatura cujo sinal é processado e utilizado para corrigir a velocidade do ultrassom no cálculo de distância.

Algumas versões de medidores ultrassônicos permitem o uso de sensores de temperatura remotos (separados do transdutor) em aplicações onde uma maior precisão seja necessária. A vantagem desta configuração é o menor tempo de resposta às mudanças de temperatura ambiente.

Instalação do transdutor

O transdutor deve ser instalado na estrutura de montagem perpendicularmente à superfície monitorada para um melhor desempenho. A água absorve somente 15% da energia acústica e 85% são refletidos. Um mau alinhamento prejudicará a medição devido ao incorreto direcionamento dos sinais emitidos e refletidos.

No momento da fixação do transdutor deve-se atentar para que não ocorra um aperto excessivo em sua conexão ao processo, pois haverá prejuízo no desempenho do instrumento (devido ao excesso de vibração no momento da emissão dos pulsos ultrassônicos).

Um ponto que quase sempre passa despercebido em muitas instalações em canais e em locais abertos com medidores de nível por ultrassom é a ausência de uma cobertura de proteção sobre os transdutores. A incidência da luz solar aquece artificialmente o transdutor (ou o sensor de temperatura) e cria uma falsa condição de alta temperatura do ar ambiente.

Uma ventilação adequada deve ser prevista para que o calor não fique aprisionado sob a cobertura. Uma vez que a temperatura afeta a velocidade de propagação do som, a representação precisa da temperatura ambiente local é necessária para que o melhor desempenho seja obtido.

Vento: Em locais de incidência de ventos de forte intensidade, o uso de tubos de calma deve ser considerado visando evitar variações artificiais na temperatura do ar ao redor do transdutor que possam provocar medições imprecisas.

Espuma: O intenso movimento de ar (gás) nas proximidades do cone formado pelo feixe de ultrassom deve ser evitado, pois pode provocar o enfraquecimento do sinal.

Um local deve ser encontrado onde a formação de espuma seja a menor possível (o sensor deve ser instalado o mais distante possível do ponto de entrada do tanque) ou onde um tubo de calma possa ser adotado.

Vapor: Tanques fechados contendo líquidos (como produtos químicos) que formam vapor sobre sua superfície (especialmente aqueles expostos ao sol) provocam forte redução da faixa nominal de medição do sensor. Este fato deve ser observado na instalação.

Leituras:


As leituras de vazão podem ser diretas no medidor, transmitida a um secundário por meio de um sinal de 4 a 20 Ma, ou obtida via notebook, plugado no fim de cada período de análise.