Flow handbook

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Taiwan
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Tailândia

Referência
Vazão/Nível
de
e pH
Introdução ao pH 68 a 70
Medição de pH 71 a 83
Eletrodos Íon-Seletivos 84
Aplicações e Medições de
Condutividade e 85 a 87
Resistividade
Oxigênio Dissolvido 88 a 90
Bombas de Alimentação de
Químicos 91 a 92
Medição da Turbidez 93 a 96
Tabelas de Resistência 97 a 101,
Química 114 a 125
Glossário 102 a 109
Túnel de Vento de Bancada 110 a 111
Introdução aos Rotâmetros 112 a 113
pHpH
VazãoVazão
Glossário de Termos 2 a 5
Medidores de Vazão 6 a 16
Tutorial sobre Vazão 17 a 20
Medidores de Vazão Laminar 21 a 22
Dados Técnicos de
Referência de Vazão 23 a 32
Dimensões NPT 33
Classificação de Área Perigosa 34 a 35
Tabelas de Vapor 36 a 46
Dados Técnicos –
Fatores de Conversão 47 a 48
Guia de Sistemas para
Escolha de Sensor de Vazão 49 a 54
Serviços de Calibração 55
Medição de Nível 56
Densidade e Dielétrica da Massa 57 a 67

Z-2
A
Ajuste de Span: Capacidade de ajustar o ganho de um
processo ou de medir uma força para que determinado período
de span, especificado em unidades de engenharia, corresponda
a um span de sinal específico.Por exemplo, um período de span
de 200°F pode corresponder a um span de 16 mA de um sinal
de um transmissor de 4-20 mA.
Ajuste de Zero: Capacidade de ajustar a exibição de um
processo ou de um medidor de força de modo que o zero
no mostrador corresponda a um sinal diferente de zero, tal
como 4 mA, 10 mA, ou 1 VCC. Normalmente, a faixa de
ajuste é expressa em valores de soma.
Alimentação: Unidade separada ou parte de um circuito
que fornece energia ao restante do circuito ou a um sistema.
Ampere (amp): Unidade usada para definir a taxa de vazão
de eletricidade (corrente) em um circuito; as unidades são
um coulomb (6,28 X 1018 elétrons) por segundo.
Amperímetro: Um instrumento usado para medir corrente.
Amplificador: Dispositivo que utiliza a energia de uma
fonte diferente de um sinal de entrada e que produz como
saída uma reprodução ampliada das características
essenciais de sua entrada.
Anemômetro: Instrumento para medir e/ou indicar a vazão
de ar.
ANSI: American National Standards Institute (Instituto
Nacional Norte-Americano de Normas)
Aprovado FM: Instrumento que reúne um conjunto
específico de especificações estabelecidas pela Factory
Mutual Research Corporation.
Auto Aquecimento: Aquecimento interno de um transdutor
como resultado de dissipação de energia.
B
Baud: Unidade de velocidade de transmissão de dados
igual ao número de bits (ou eventos incomuns) por
segundo; 300 baud = 300 bits por segundo.
BTU: Unidades térmicas inglesas. A quantidade de energia
térmica necessária para elevar uma libra de água até
sua densidade máxima, o que ocorre a 1°F. Uma BTU é
equivalente a 0,293 watthora, ou 252 calorias. Um quilowatt-
hora é equivalente a 3412 BTU.
C
Cabeçote de Proteção: Invólucro, geralmente, feito de
metal na extremidade de aquecedor ou sonda onde são
feitas as ligações.
Calibração: O processo de ajuste de um instrumento ou
compilação de um gráfico de desvio, de modo que sua
leitura possa ser correlacionada com o valor real que está
sendo medido.
Calor Específico: Relação entre a energia térmica
necessária para elevar de 1° a temperatura de um corpo e
a energia térmica necessária para elevar de 1o igual massa
de água.
Carga: Demanda elétrica de um processo, expressa como
potência (watts), corrente (amperes) ou resistência (ohms).
Cavitação: A ebulição de um líquido causada por diminuição
da pressão, em vez de um aumento na temperatura.
Celsius (Centígrado): Escala de temperatura definido por
0°C no ponto de gelo e 100°C na temperatura de ponto de
ebulição da água ao nível do mar.
CFM (Pés Cúbicos por Minuto): Unidade de medida da
taxa de vazão volumétrica de um líquido ou gás.
Chatter: O ciclo rápido liga/desliga de um relé em um
processo de controle devido à largura de banda insuficiente
no controlador.
Ciclo de Funcionamento: O tempo total de um ciclo liga/
desliga. Normalmente, refere-se ao tempo do ciclo liga/
desliga de um controlador de temperatura.
CMR (Rejeição no Modo Comum): A capacidade de um
medidor de painel de eliminar o efeito do ruído de corrente
alternada (CA) ou corrente contínua (CC) entre sinal e
aterramento. Normalmente expressa em dB, quando em
CC, para 60 Hz. Um tipo de CMR é especificado entre SIG
LO e PWR GND. Em medições diferenciais, um segundo
tipo de CMR é especificado entre SIG LO e ANA GRD
(METER GRD).
CMV (Tensão no Modo Comum): A tensão CA ou CC que
é tolerável entre o sinal e aterramento. Um tipo de CMV
é especificado entre SIG LO e PWR GND. Em medições
diferenciais, um segundo tipo de CMV é especificado entre
SIG HI ou LO e ANA GRD (METER GRD).
Condicionador de Sinal: Módulo de circuito que se
defasa, atenua, amplifica, lineariza e/ou filtra um sinal para
entrada em um conversor A/C. O condicionador típico de
sinal de saída é + 2 VCC.
Condicionamento de Sinal: Processar a forma ou o modo
de um sinal, de modo a torná-lo inteligível ou compatível
com determinado dispositivo, o que inclui manipulações
tais como modelagem de pulso, limitação de pulso,
compensação, digitalização e linearização.
Condições do Ambiente: As condições ao redor do
transdutor (pressão, temperatura, etc.).
Condutância: A medida da capacidade de uma solução
para transportar uma corrente elétrica.
Condutividade Térmica: Capacidade de um material de
conduzir calor sob a forma de energia térmica.
Constante Dielétrica: A função da força de atração entre
duas cargas opostas, separadas por uma distância em um
meio uniforme.
Corrente: A taxa de fluxo de eletricidade. A unidade é
ampere (A), definido como = 1 coulomb por segundo.
Corrente de sobre Tensão: Corrente de curta duração que
ocorre quando a energia é aplicada, pela primeira vez, a
cargas capacitivas ou a cargas resistivas dependentes de
temperatura, tais como aquecedores de tungstênio ou de
molibdênio – normalmente, com duração não superior a
vários ciclos.
CPS: Ciclos por segundo; a relação ou o número de eventos
periódicos em um segundo, expressa(o) em Hertz (Hz).
CSA: Administração Canadense de Normas.
D
Densidade: Massa por unidade de volume da substância,
que são gramas/cm3
ou libras/pés cúbicos.
Defasagem do Zero: Diferença expressa em graus, entre
zero verdadeiro e uma indicação, dada por instrumento de
medição.
Dígito: A medida do período de span de um medidor de
painel. Por convenção, um dígito integral pode assumir
qualquer valor de 0 a 9; um ½ dígito exibe um 1 e
sobrecarga em 2; um dígito de ¾ exibe dígitos até 3 e
sobrecarga em 4, etc. Por exemplo, considera-se que um
medidor com período de span de ± 3999 é um medidor de
3¾ dígitos.
GLOSSÁRIO
2

3
DIN (Normas da Indústria Alemã): Um conjunto de
normas alemãs reconhecidas em todo o mundo. A norma
DIN 1
⁄8 para medidores de painel especifica uma dimensão
de engaste externo de 96 x 48 mm e um recorte de painel
de 92 x 45 mm
Dispositivo Secundário: A parte de um medidor de vazão
que recebe um sinal proporcional à taxa de vazão do
dispositivo principal, exibindo registros e/ou transmitindo o
sinal.
E
Elementos Sensores: Aquela parte de um transdutor que
reage diretamente em resposta a uma entrada.
Exatidão: A proximidade de uma indicação ou de uma
leitura de um dispositivo de medição ao valor real da
qualidade que está sendo medida. Normalmente, expressa
em porcentagem ± da escala real de produção ou leitura.
Excitação: A aplicação externa de tensão de corrente elétrica
aplicada a um transdutor para operação normal.
Excitação Máxima: Valor máximo da tensão de excitação ou
corrente que pode ser aplicado a um transdutor em condições
ambientes, sem causar danos ou degradação ao desempenho
além das tolerâncias especificadas.
Expansão Térmica: Aumento no tamanho devido a
aumento de temperatura, expresso em unidades de
aumento do comprimento ou aumento no tamanho por
grau, ou seja, polegadas/polegada/graus C.
F
Faixa deTemperatura, Operável: Gama de temperaturas
ambiente, dada por seus extremos, nos quais um transdutor
pode ser utilizado. Exceder a área compensada pode fazer com
que seja necessário fazer a recalibração.
Fluxo Contínuo: Taxa de vazão na secção de mensuração
de uma linha de fluxo que não varia significativamente com
o tempo.
Fluxo Laminar: Fluxo aerodinâmico de um fluido, no qual
forças viscosas são mais significativas do que forças inerciais,
geralmente abaixo de um número de Reynolds de 2000.
Fluxo Turbulento: Característica do fluxo quando as forças de
inércia são maiores do que as forças viscosas; normalmente,
isso ocorre com um número de Reynolds superior a 4.000.
FM (Factory Mutual Research Corporation): Organização
que estabelece padrões de segurança industrial.
Força de Coriolis: Um resultado de força centrípeta sobre
uma massa em movimento com uma velocidade radial
orientada para fora no plano da rotação.
FPM (Pés por Minuto): Medida da velocidade de vazão.
FPS (Pés por Segundo): Medida da velocidade de vazão.
Frequência: Número de ciclos ao longo de determinado
período de tempo, durante o qual ocorre um evento. O
inverso é denominado período.
Frequência de Batimento: Frequências de batimento
são vibrações periódicas que resultam da adição e da
subtração de duas ou mais sinusoids. Por exemplo, no caso
de duas turbinas de aeronave que estão girando em quase,
mas não exatamente, na mesma frequência, são geradas
quatro frequências:
(f1), a frequência de rotação da turbina um; (F2), a
frequência de rotação da turbina dois; (f1 + f2) a soma das
frequências de rotação das turbinas um e dois; e
(f1 - f2) a diferença entre ou a frequência do batimento das
turbinas um e dois. A diferença entre as duas frequências
é a frequência mais baixa e é aquela que é sentida como
batimento (ou miado, neste caso).
Frequência Natural: Frequência das oscilações livres (não
forçadas) do elemento sensor de um transdutor totalmente
montado.
G
GPH (Galões por Hora): unidade de medida de taxa de
vazão volumétrica.
GPM (Galões por Minuto): usada pra medir taxa de vazão
volumétrica.
Gravidade Específica: A relação entre a massa de qualquer
material e a massa do mesmo volume de água pura a 4°C.
H
Hertz (Hz): Unidade com a qual se exprime a frequência.
Sinônimo de ciclos por segundo.
I
Impedância: Oposição total a um fluxo elétrico (resistiva mais
reativa).
Impedância da Entrada: Resistência de um medidor de
painel visto a partir da fonte. No caso de um voltímetro, essa
resistência tem de ser levada em conta quando a impedância
da fonte for alta; no caso de um amperímetro, quando a
impedância da fonte for baixa.
Impedância de Carga: Impedância mostrada nos terminais de
saída de um transdutor pelo circuito externo associado.
Intervalo: Valores com os quais determinado transdutor é
concebido para medir e que são especificados por limite
superior e limite inferior.
Intrinsecamente Seguro: Um instrumento que não produz
faíscas ou efeito térmico em condições normais ou anormais
que poderiam inflamar uma mistura especifica de gás.
Invólucro à Prova de Explosão: Um invólucro que pode
resistir a uma explosão de gases em seu interior e impedir
a explosão de gases que o rodeiam em virtude de faíscas,
relâmpagos ou a explosão do próprio recipiente, mantendo
uma temperatura externa que não inflama os gases
circunstantes.
J
Joule: Unidade básica para energia térmica.
K
Kelvin: Símbolo K. Unidade da escala absoluta ou
termodinâmica de temperatura, baseada na escala Celsius,
com 100 unidades entre o ponto de congelamento e ponto de
ebulição da água. 0°C = 273.15K [não se usa símbolo de grau
(°) na escala Kelvin].
L
Linearidade: Proximidade de uma curva de calibração em
relação a uma linha reta específica.A linearidade é expressa
como desvio máximo de qualquer ponto de calibração em linha
reta especifica durante um ciclo qualquer de calibração.
LSD (Dígito Menos Significativo): Dígito ativo (não simulado)
mais correto de um visor.
M
Medidor de Processo: Medidor de painel com zero
dimensionável e capacidade de ajuste de intervalo,
que pode ser graduado para ser lido em unidades de
engenharia para sinais, tais como 40-20 mA, 10-50 mA e
1-5 V.
GLOSSÁRIO (continuação)

Z-44
Medidor de Vazão: Dispositivo utilizado para medir a vazão
ou a quantidade de um fluido em movimento.
Microamperes: Um milionésimo de um ampere, 10-6
amperes,
símbolo: µA.
Mícron: Um milionésimo de um metro, 10-6
metros, símbolo:
µm.
Miliampere: Um milésimo de um ampere, 10-3
amperes,
símbolo: mA.
N
N/C (Sem Conexão): Ponto de conexão para o qual não há
conexão interna.
NEC: National Electric Codes (Códigos Nacionais
Elétricos).
NEMA-4: Norma da National Electrical Manufacturers
Association, que define carcaças destinadas a uso interno ou
externo, principalmente para oferecer grau de proteção contra
pó e chuva, respingos de água e jato d'água de mangueira.
Association, que define carcaças à prova de explosão para
uso em locais classificados como Classe I, Grupos A, B, C
ou D, conforme especificado no Código Elétrico Nacional.
(National Electric Code).
Association, que define carcaças protegidas contra sujeira, pó,
borrifos de líquidos não corrosivos e borrifos de sal.
NEMA-Tamanho de Estojo: Norma antiga dos EUA para
estojos de medidores de painel, que exige um recorte de
painel de 3,93 x 1,69 polegadas.
Número de Reynolds: Relação entre as forças de inércia e as
forças viscosas num fluido definida pela fórmula Re = ρVD
µ
onde ρ = densidade do fluído, µ = viscosidade em centipoise
(CP),V = velocidade, e D = diâmetro interno do tubo.
NPT: Padrão Norte-Americano de Roscas para Tubos
Número Strouhal: Parâmetro não dimensional importante
no projeto do medidor tipo vórtice, definido como: S = fh/V.
Onde f = frequência,
V = velocidade e
h = referência de comprimento
O
O.D.: Diâmetro Externo
P
Paralaxe: Ilusão óptica que ocorre em medidores analógicos e
que causa erros de leitura. Ocorre quando o olho que visualiza
não está no mesmo plano perpendicular à face do medidor,
como a agulha indicadora.
Perda de Carga: Perda de pressão em um sistema de
vazão medida, usando um parâmetro de comprimento (isto
é, polegadas de água, polegadas de mercúrio).
Potência Nominal Máxima: Potência máxima em watt
na qual determinado dispositivo pode ser utilizado com
segurança.
Potenciômetro: (1) Resistência variável, frequentemente
utilizada para controlar um circuito.(2) Ponte de equilíbrio usada
para medir tensão.
PPM: Abreviatura de partes por milhão, por vezes, usada
para expressar coeficientes de temperatura. Por exemplo,
100 ppm é idêntico a 0,01%.
Pressão Absoluta: Pressão manométrica mais pressão
atmosférica.
Pressão de Admissão: Pressão expressa em termos de
altura de uma coluna de fluido: P = yρg, onde ρ = densidade
do fluido, y = a altura da coluna de fluido, e g = aceleração
da força da gravidade.
Pressão Diferencial: A diferença de pressão estática entre
as duas tomadas de pressão idênticas à mesma altura,
localizadas em dois pontos diferentes em um dispositivo
principal.
Pressão Estática: Pressão de um fluido,
independentemente de estar em movimento ou em repouso.
Pode ser detectada em um pequeno orifício perfurado
perpendicularmente e alinhado com os limites do fluxo, de
modo a não provocar qualquer perturbação no fluido.
Pressão de Prova: Pressão especificada que pode ser aplicada
ao elemento sensor de um transdutor sem causar mudança
permanente nas características de saída.
Pressão de Ruptura: A pressão máxima que pode
ser aplicada a um elemento transdutor ou evento de
sensoriamento sem causar fugas.
Pressão Manométrica: pressão absoluta menos a pressão
atmosférica local.
Protocolo: Definição formal para descrever como os dados
devem ser trocados.
PSIA: Libras absolutas por polegada quadrada. Pressão de
referência a vácuo.
PSID: Libras por polegada quadrada diferencial. Diferença
de pressão entre dois pontos.
PSIG: Manômetro de libra por polegada quadrada. Pressão
referida à pressão do ar ambiente.
Q
Quilovolt-ampere (kva): 1000 volt amperes.
Quilowatt-hora (kwh): 1000 watt-horas.
R
Rankine (°R): Escala absoluta de temperatura baseada na
escala Fahrenheit, com 180° entre o ponto de gelo e o ponto
de ebulição da água. 459,67°R = 0°F
Relação Beta: A relação entre o diâmetro da constrição de
uma tubulação para o diâmetro do tubo não constrito.
Relé (Mecânico): Dispositivo eletromecânico que termina
ou interrompe um circuito, movendo fisicamente contatos
elétricos para que entrem em contato uns com os outros.
Relé (Estado Sólido): Dispositivo de estado sólido de
comutação que completa ou interrompe um circuito elétrico
sem partes móveis.
Repetibilidade: Capacidade de um transdutor de reproduzir
leituras de saída quando o mesmo valor medido é aplicado
consecutivamente, nas mesmas condições e na mesma direção.
A repetibilidade é expressa como diferença máxima entre as
leituras de saída.
Resistência: Resistência ao fluxo de corrente elétrica
mensurada em ohms (Ω). No caso de um condutor, a
resistência é função do diâmetro, da resistividade (uma
propriedade intrínseca do material) e do comprimento.
Resistência de Circuito: Resistência total de um circuito de
par térmico causada pela resistência do fio do par térmico.
Normalmente, usada como referência a pirômetros analógicos
que possuem requisitos típicos de resistência de circuito de 10
ohms.
Resolução: O menor incremento detectável de medição.
Geralmente, a resolução é limitada pelo número de bits
usados para quantificar o sinal de entrada. Por exemplo, um
12-bit A/D pode resolver uma parte em 4096 (2 elevado à
12a potência é igual a 4096).

5
RMN (Rejeição Modo Normal): Capacidade de um medidor
de painel de filtrar o ruído sobreposto ao sinal e aplicado
através dos terminais de entrada SIG HI até SIG LO.
Normalmente, expressa em dB a 50/60 Hz.
RMS Real: Valor real da raiz quadrada média de um sinal
de CA ou sinal de CA-mais-CC, frequentemente usado para
determinar a potência de um sinal.Para uma onda senoidal
perfeita, o valor de RMS é 1,11072 vezes o valor médio retificado,
o qual é utilizado para mediação de baixo custo.Para sinais
significativamente não senoidais, é necessário utilizar um
conversor com RMS real.
Ruído: Interferência elétrica indesejada em fios de sinal.
Ruído de Fundo: O ruído total de fundo vindo de todas
as fontes de interferência em um sistema de medição,
independentemente da presença de um sinal de dados.
S
Saída Analógica: Sinal de tensão ou de corrente que é uma
função contínua do parâmetro mensurado.
Saída de Frequência: Saída em forma de frequência, que
varia em função da entrada aplicada.
Sensibilidade de Carga: Para acelerômetros que são
classificados em termos de sensibilidade de carga, a
tensão de saída (V) é proporcional à carga (Q) dividida pela
capacitância de derivação (C). Esse tipo de acelerômetro
é caracterizado por uma impedância de saída elevada. A
sensibilidade é dada em termos de carga; Pico coulombs
por unidade de aceleração (g).
Sensibilidade: Mudança mínima no sinal de entrada à qual
um instrumento pode reagir.
SI: Sistema Internacional. Nome dado ao sistema de
unidades métricas-padrão.
Sinal: Transmissão elétrica (tanto de entrada quanto de
saída) que transporta informações.
Span: Diferença entre os limites superior e inferior de
determinado intervalo, expressa nas mesmas unidades que o
intervalo.
SSR: Relé de Estado Sólido (veja Relé (Estado Sólido)).
T
Taxa de Fuga: Taxa máxima na qual se permite ou se determina
que determinado fluido vaze através de uma vedação. O tipo de
fluido, a pressão diferencial através da vedação, a direção do
vazamento e a localização da vedação devem ser especificados.
Taxa de Rejeição do Modo Comum: A capacidade de um
instrumento de rejeitar a interferência a partir de uma tensão
comum em seus terminais de entrada com relação ao solo,
normalmente expressa em dB (decibéis).
Taxa de Rejeição – Modo Normal: Capacidade de um
instrumento de rejeitar a interferência, geralmente, de
frequência de linha (50-60 Hz) através de seus terminais de
entrada.
Taxa de Vazão: Velocidade real ou velocidade do movimento
de fluído.
Taxa deVazãoVolumétrica: Esta taxa é calculada, utilizando
a área total do tubo fechado e a velocidade média do fluido, na
forma Q = V x A, para chegar à quantidade total do volume de
fluxo. Q = taxa de vazão volumétrica, V = velocidade média do
fluido, e A = área da secção transversal do tubo.
Temperatura Operacional Máxima: Temperatura máxima
na qual um instrumento ou sensor pode ser operado com
segurança.
Tempo de Resposta: Período de tempo necessário para que
a saída de um transdutor suba a um percentual especificado
de seu valor final, como resultado de mudança de passo de
entrada.
Transdutor: Dispositivo (ou meio) que converte energia de
uma forma para outra. Geralmente, o termo é aplicado a
dispositivos que convertem um fenômeno físico (pressão,
temperatura, umidade, vazão, etc.) em sinal elétrico.
Transmissor: Dispositivo que converte a saída de nível
baixo de um sensor ou transdutor em sinal de nível mais
elevado, apropriado para a transmissão para um local onde
poderá ser processado mais tarde.
Triac: Dispositivo de comutação de estado sólido usado
para comutação, alternando formas de onda de corrente.
TTL: Lógica Transistor-a-Transistor.Forma de lógica de estado
sólido que utiliza apenas transistores para formar portas lógicas.
U
UL: Underwriters Laboratories, Inc. Laboratório
independente que estabelece normas para produtos
comerciais e industriais.
União: Forma de acessório de tubulação por meio da qual
dois tubos de prolongamento são unidos com acoplamento
desmontável.
V
Vácuo: Qualquer pressão menor que a pressão atmosférica.
Vazão: Curso de líquidos ou gases em resposta a uma
força (isto é, pressão ou gravidade).
Vazão Mássica: Vazão volumétrica vezes densidade, ou
seja, libras por hora ou quilograma por minuto.
Velocidade: Relação entre o deslocamento e o tempo do
deslocamento; dx/dt.
Viscosidade: Resistência natural de uma substância em fluir.
Volt: A diferença (elétrica) de potencial entre dois pontos de um
circuito.A unidade fundamental é derivada como trabalho por
unidade de carga (V = W/Q). Um volt é a diferença de potencial
necessária para mover um Coulomb de carga entre dois
pontos em determinado circuito, usando um joule de energia.
GLOSSÁRIO (continuação)

MEDIDORES DE VAZÃO
Seção de Referência de Vazão
Vista geral dos tipos e
capacidades, juntamente com
orientações sobre a escolha,
instalação e manutenção.
INTRODUÇÃO
A medição da vazão de líquidos é
uma necessidade crítica em muitas
instalações industriais. Em algumas
operações, a capacidade de fazer
medições de vazão precisas é tão
importante que ela pode fazer a
diferença entre ter lucro e ter prejuízo.
Em outros casos, medições imprecisas
de vazão – ou erro durante a medição
– podem levar a resultados graves (ou
mesmo desastrosos).
Com a maioria dos instrumentos de
medição de vazão de líquido, a taxa de
vazão é determinada dedutivamente,
medindo a velocidade do líquido ou
a alteração na energia cinética. A
velocidade depende do diferencial de
pressão que força o líquido através de
um duto ou tubulação. Uma vez que a
seção transversal do tubo é conhecida
e permanece constante, a velocidade
média é uma indicação da taxa de
vazão. A relação básica para determinar
a taxa de vazão em tais casos é:
Q = V x A
onde:
Q = vazão através do tubo
V = velocidade média da vazão
A = seção transversal do tubo
Outros fatores que afetam a taxa de
vazão de líquido incluem a viscosidade
e a densidade do líquido, bem como
o atrito do líquido em contato com
o tubo. Medições diretas de vazões
de líquidos podem ser feitas com
medidores de vazão de deslocamento
positivo. Essas unidades dividem o
líquido em incrementos específicos e
o impulsionam. A vazão total é a soma
dos incrementos medidos que podem
ser contados por meio de técnicas
mecânicas ou eletrônicas.
NÚMEROS DE REYNOLDS
O desempenho dos medidores de vazão
é também influenciado por uma unidade
sem dimensão, denominada Número de
Reynolds, definida como relação entre
forças inerciais do líquido e forças de
arrasto.
A equação é:
R = 3160 x Q x Gt
D x μ
onde R = número de Reynolds
Q = taxa de vazão do líquido, gpm
Gt = gravidade específica do líquido
D = diâmetro interno do tubo, pol.
µ = viscosidade do líquido, cp
A taxa de vazão e a gravidade específica
são forças inerciais, ao passo que o
diâmetro do tubo e a viscosidade são
forças de arrasto. O diâmetro do tubo
e a gravidade específica permanecem
constantes na maioria das aplicações
de fluidos. As velocidades muito baixas
ou a altas viscosidades, R é baixa e o
líquido flui em camadas uniformes com
velocidades mais altas no centro do tubo
e com as velocidades baixas na parede
do tubo, onde a viscosidade o retém.
Esse tipo de fluxo é denominado fluxo
laminar. Os valores de R ficam abaixo
de cerca de 2000. Uma característica do
fluxo laminar é a forma parabólica de seu
perfil de velocidade.
No entanto, a maioria das aplicações
envolve fluxos turbulentos com valores
de R acima de 3000. Um fluxo turbulento
ocorre com altas velocidades ou
com baixas viscosidades. O fluxo se
desmembra em redemoinhos turbulentos
que fluem ao longo do tubo com a
mesma velocidade média. A velocidade
do fluido é menos significativa e o
perfil da velocidade tem formato muito
mais uniforme. Existe uma zona de
transição entre fluxos turbulentos e
laminares. Dependendo da configuração
da tubulação e de outras condições
da instalação, o fluxo pode ser tanto
turbulento quanto laminar nesta zona.
TIPOS DE MEDIDOR DE VAZÃO
Numerosos tipos de medidores de vazão
estão disponíveis para sistemas fechados
de tubulação. Em geral, os equipamentos
podem ser classificados como sendo
de: pressão diferencial, deslocamento
positivo ou medidores de massa.
Dispositivos de pressão diferencial
(também conhecidos como medidores
de vazão de carga) incluem orifícios,
tubos Venturi, tubos de vazão, tubos
Pitot, medidores de tampa-de-cotovelo e
medidores de área variável (veja FIG 2
na página 7).
Medidores de deslocamento positivo
incluem pistão, engrenagem excêntrica,
disco de nutação e tipos de hélice
giratória. Medidores de pressão
diferencial compreendem Coriolis e
tipos térmicos. Geralmente, a medição
de fluxos de líquido em canais abertos
envolve diques e calhas.
Limitações de espaço impedem
um comentário detalhado de todos
os medidores de fluxo líquido hoje
disponíveis. No entanto, a Tabela 1,
na página 8, mostra um sumário das
características dos dispositivos comuns.
Segue uma breve descrição.
STREAMLINE PARABOLA
PIPEWALL
LAMINAR FLOW
UNIFORM
(AXISYMMETRIC)
LAMINAR FLOW
NON-UNIFORM
(ASYMMETRIC)
TURBULENT
FLOW
F-ZSec-Fig1
Figura 1: Fluxos laminares e turbulentos são os dois tipos normalmente encontrados
em operações de medição de vazão de líquido. A maioria das aplicações envolve fluxo
turbulento, com valores de R acima de 3000. Normalmente, fluidos viscosos exibem fluxo
laminar com valores de R abaixo de 2000. A zona de transição entre os dois níveis pode ser
tanto laminar quanto turbulenta.
6
CURSO
PAREDE DO TUBO
PARÁBOLA
FLUXO LAMINAR
UNIFORME (SIMÉTRICO
EM RELAÇÃO AO EIXO)
FLUXO LAMINAR NÃO
UNIFORME (SIMÉTRICO
EM RELAÇÃO AO EIXO)
FLUXO
TURBULENTO

7
MEDIDORES DE VAZÃO
Seção de Referência de Vazão (continuação)
MEDIDORES DE PRESSÃO
DIFERENCIAIS
É muito comum o uso de pressão
diferencial como medição deduzida de
uma taxa de fluxo de líquido. Atualmente,
os medidores de vazão de pressão
diferencial são, de longe, as unidades
mais comumente utilizadas. Estima-se
que mais de 50% de todas as aplicações
de medição de vazão de líquidos usem
este tipo de unidade.
O princípio básico de funcionamento
dos medidores de pressão diferencial
baseia-se na premissa de que a queda
de pressão no medidor é proporcional ao
quadrado da taxa de vazão. A taxa de
vazão é obtida, medindo o diferencial de
pressão e extraindo a raiz quadrada.
Assim como ocorre com todos os
medidores de vazão, os medidores de
vazão de pressão diferencial têm dois
elementos, primário e secundário. O
elemento primário provoca uma alteração
na energia cinética, que cria a pressão
diferencial no tubo. A unidade deve
ser adequada ao tamanho do tubo, às
condições do fluxo, às propriedades do
líquido e a precisão das medições dos
elementos deve ser boa dentro de uma
faixa razoável. O elemento secundário
mede a pressão diferencial e fornece o
sinal ou a leitura que é convertido em
valor real de vazão.
Orifícios são os medidores de vazão
de líquido mais comumente utilizados
atualmente. Um orifício é simplesmente
uma peça plana de metal contendo um
furo de tamanho específico. A maioria dos
orifícios são do tipo concêntrico, porém
furos excêntricos, cônicos (quadrante)
e traçados segmentados também estão
disponíveis.
Na prática, a placa de orifício é colocada
no tubo entre dois flanges. Agindo como
primeiro dispositivo, o orifício constringe
o fluxo do líquido para produzir uma
pressão diferencial através da placa.
Utilizam-se tomadas de pressão em
ambos os lados da placa para detectar
a diferença. As maiores vantagens
dos orifícios estão no fato de eles não
terem partes móveis e de seu custo
não aumentar significativamente com o
tamanho do tubo.
Orifícios cônicos e quadrantes são
relativamente novos. As unidades foram
desenvolvidas, primariamente, para medir
líquidos de baixos números de Reynolds.
Coeficientes de vazão essencialmente
constantes podem ser mantidos em
valores de R abaixo de 5000. Placas
de orifícios cônicos têm um chanfro a
montante, cujo ângulo e profundidade
devem ser calculados e usinados para
cada aplicação.
A cunha segmentada é uma variação
do orifício segmentado. É um orifício de
restrição primariamente projetado para
medir a vazão de líquidos contendo
sólidos. A unidade tem a capacidade
de medir vazões a baixos números de
Reynolds e, ainda, manter a desejada
relação da raiz quadrada. Seu projeto
é simples e há somente uma dimensão
crítica – a folga da cunha. A queda
de pressão na unidade é apenas
cerca da metade daquela dos orifícios
convencionais.
Conjuntos integrais de cunhas combinam
o elemento cunha e tomadas de pressão
em um acoplamento de tubo único
parafusado a um transmissor comum
de pressão. Não há necessidade de
acessórios especiais para instalar o
dispositivo na tubulação.
A precisão de mensuração de todos os
medidores de vazão de orifício depende
das condições da instalação, da relação
da área do orifício e das propriedades
físicas do líquido que está sendo medido.
Tubos Venturi têm a vantagem de ser
capazes de lidar com fluxos de grandes
volumes a baixas quedas de pressão.
Basicamente, um tubo Venturi tem uma
parte com entrada cônica e uma garganta
reta. Ao passar pela garganta, o líquido
aumenta sua velocidade, provocando um
diferencial de pressão entre a região da
entrada e a região da saída.
Os medidores de vazão não têm partes
móveis. Podem ser instalados em tubos
de grande diâmetro, utilizando conexões
flangeadas, soldadas ou rosqueadas.
Quatro ou mais tomadas de pressão são
normalmente instaladas com a unidade
para tirar a média da pressão que está
sendo medida. Tubos Venturi podem
ser usados com a maioria dos líquidos,
incluindo os que têm alto conteúdo de
sólidos.
Tubos de vazão são de certa forma
semelhantes a tubos Venturi exceto
que não têm o cone de entrada.
São providos de garganta cônica,
mas a saída é alongada e suave. A
distância entre a face frontal e a ponta
é, aproximadamente, equivalente à
metade do diâmetro do tubo. Tomadas
de pressão são posicionadas a,
aproximadamente, meio diâmetro do
tubo à jusante e um diâmetro do tubo a
montante.
F-ZSec-Fig2
D D/2
D AND
D/2 TAPS
D d SQUARE EDGED
ORIFICE PLATE
FLANGE
TAPS
A
B
D d21 DEG 15 DEG
C
D
E
FLOW
IMPACT
CONNECTION
STATIC
CONNECTION
STATIC
IMPACT
R
45 DEG TAPS
22.5 DEG
TAPS
dD
D
Figure 2: Common differential pressure
flowmeters include the orifice (a), venturi tube
(b), flow nozzle (c), pitot tube (d), and elbow-
tap meter (e). All require secondary elements
for measuring the differential pressure and for
converting the data to flow values.
Figura 2: Medidores de vazão comuns de pressão
diferencial contêm o orifício (a), o tubo Venturi (b),
o bocal de vazão (c), o tubo Pitot e o medidor
de tomadas de cotovelo (e).Todos necessitam
de elementos secundários para medir a pressão
diferencial e para converter os dados a valores de
vazão. Medidores comuns de pressão diferencial
contêm o orifício (a), o tubo Venturi (b) o bocal de
vazão (c), o tubo Pitot (d) e o medidor de tomadas de
cotovelo.Todos necessitam de elementos secundários
para medir a pressão diferencial e para converter os
dados a valores de vazão.
TOMADAS A
D E A D/2
PLACA DE ORIFÍCIO
CHANFRADO EM
ESQUADRO
TOMADAS DE
FLANGE
15 GRAUS21 GRAUS
VAZÃO
CONEXÃO DE
IMPACTO
CONEXÃO
ESTÁTICA
ESTÁTICO
IMPACTO
TOMADAS 45 GRAUS
TOMADAS
22,5 GRAUS

8
Tabela 1
Guia de Escolha de Medidor de Vazão
1
Para determinada regulagem do intervalo do transmissor. 2
Percentual da faixa total do medidor de vazão. 3
Percentual da taxa de vazão do líquido
Diâmetros
Elemento do Precisão exigidos
Medidor de Serviço Queda de Típica, dos tubos Efeito da Custo
Vazão Recomendado Classificabilidade1
Pressão porcentagem a montante Viscosidade Relativo
Orifício Líquidos limpos, 4 a 1 Média ±2 a ±4 do 10 a 30 Alta Baixa
sujos, com fundo de escala
algumas polpas quadrada
Cunha Polpas e líquidos 3 a 1 Baixa a ±0,5 a ±2 do 10 a 30 Baixa Alta
viscosos média fundo de escala
Tubo Venturi Líquidos limpos, 4 a 1 Baixa ±1 do fundo 5 a 20 Alta Média
sujos e viscosos, de escala
com algumas
polpas
Bocal de Líquidos limpos e 4 a 1 Média ±1 a ±2 do 10 a 30 Alta Média
Vazão sujos fundo de escala
Tubo Pitot Líquidos limpos 3 a 1 Muito Baixa ±3 a ±5 do 20 a 30 Baixa Baixa
fundo de escala
Medidor de Líquidos limpos, sujos, 3 a 1 Muito Baixa ±5 a ±10 do 30 Baixa Baixa
Cotovelo com algumas polpas fundo de escala
Medidor-alvo Líquidos limpos, 10 a 1 Média ±1 a ±5 do 10 a 30 Média Média
sujos, viscosos; fundo de escala
com algumas
polpas
Área Variável Líquidos limpos, 10 a 1 Média ±1 a ±10 do Nenhuma Média Baixa
sujos viscosos fundo de escala
Deslocamento Líquidos limpos, 10 a 1 Alta ±0,5 da taxa Nenhuma Alta Média
Positivo viscosos cúbica
Turbina Líquidos limpos, 20 a 1 Alta ±0,25 da 5 a 10 Alta Alta
viscosos taxa
Vórtice Líquidos limpos, 10 a 1 Média ±1 da taxa 10 a 20 Média Alta
sujos
Eletro- Líquidos limpos, 40 a 1 Nenhuma ±0,5 da 5 Nenhuma Alta
magnética sujos, viscosos e taxa
condutivos e
polpas
Ultrassônico Líquidos sujos, 10 a 1 Nenhuma ±5 do 5 a 30 Nenhuma Alta
(Doppler) viscosos e fundo de
polpas escala
Ultrassônico Líquidos limpos, 20 a 1 Nenhuma ±1 a ±5 do 5 a 30 Nenhuma Alta
(Tempo de trânsito) viscosos fundo de escala
Massa Líquidos limpos, 10 a 1 Baixa ±0,4 da Nenhuma Nenhuma Alta
(Coriolis) sujos, viscosos, taxa
algumas
polpas
Massa Líquidos limpos, 10 a 1 Baixa ±1 do fundo Nenhuma Nenhuma Alta
(Térmico) sujos, viscosos, de escala
algumas
polpas
Weir Líquidos limpos, 100 a 1 Muito Baixa ±2 a ±5 do Nenhuma Muito Baixa Média
(Entalhe em V) sujos fundo de escala
Calha Líquidos limpos, 50 a 1 Muito Baixa ±2 a ±5 do Nenhuma Muito Baixa Média
(Parshall) sujos fundo de escala

9
MEDIDORES DE VAZÃO
Sob altas velocidades, bocais de vazão
podem lidar com vazão de líquido
aproximadamente 60% maior do que
placas de orifício com a mesma queda
de pressão. Líquidos com sólidos em
suspensão também podem ser medidos.
No entanto, o uso destas unidades não
é recomendado para líquidos altamente
viscosos ou para aqueles que contêm
grande quantidade de sólidos pegajosos.
Tubos Pitot sensoreiam duas pressões
simultaneamente: de impacto e estática.
A unidade de impacto consiste em um
tubo com uma extremidade dobrada em
ângulo reto na direção do sentido da
vazão. A extremidade do tubo estático
é fechada, mas uma pequena ranhura
é feita no lado da unidade. Os tubos
podem ser montados separadamente em
um tubo ou combinados em um invólucro
único.
Quando em funcionamento, unidades
de tubo isolado detectam a diferença
entre a pressão de impacto e a pressão
estática na parede do tubo. Tomadas
de pressão conectam o tubo a um
manômetro no qual o diferencial de
pressão é lido. A configuração de tubo
duplo consiste em um tubo montado
dentro do outro. O tubo interno sensoreia
a pressão de impacto enquanto o
espaço anular entre os tubos transmite a
pressão estática.
Tubos Pitot são comumente instalados,
soldando um acoplamento a um
tubo e inserindo a sonda através do
acoplamento. O uso da maioria dos
tubos Pitot é limitado a medições de
pontos isolados. As unidades são
susceptíveis a entupimento por material
estranho ao líquido. As vantagens dos
tubos Pitot são baixo custo, ausência de
partes móveis, facilidade de instalação e
queda mínima de pressão.
Medidores de cotovelo funcionam
segundo o princípio de que, quando
o líquido corre em percurso circular,
exerce-se uma força centrífuga sobre
as bordas externas. Portanto, quando
o líquido flui através de um cotovelo de
tubo, a força sobre a superfície interna
do cotovelo é proporcional à densidade
do líquido multiplicada pelo quadrado
de sua velocidade. Além disso, a força
é inversamente proporcional ao raio do
cotovelo.
Qualquer cotovelo de 90° pode servir
como medidor de vazão. Basta apenas
fazer dois pequenos furos no ponto
intermediário do cotovelo (45o) para
as tomadas de piezômetro. Linhas
de sensoriamento de pressão podem
ser anexadas às tomadas, utilizando
qualquer método conveniente.
Medidores de alvo sensoreiam e medem
forças causadas por líquido que impacta
Como a taxa de vazão pode ser lida
diretamente em uma escala montada
ao lado do tubo, não há necessidade
de dispositivos secundários de
leitura de fluxo. No entanto, se for
necessário, dispositivos automáticos de
sensoriamento podem ser usados para
detectar o nível do flutuador e transmitir
um sinal de vazão. Tubos rotâmetros são
feitos de vidro, de metal ou de plástico.
Os diâmetros dos tubos variam de ¼ até
acima de 6 polegadas.
Medidores de Deslocamento Positivo
O funcionamento dessas unidades
consiste em separar líquidos em
incrementos, medidos com exatidão,
e em movê-los. Cada segmento é
contado por um registro de ligação.
Como cada incremento representa
um volume distinto, unidades de
deslocamento positivo são comumente
utilizadas em aplicações de dosagem e
de contagem automáticas. Medidores
de deslocamento positivo são bons
candidatos a medição de vazões de
líquidos viscosos ou para utilização
em locais onde há necessidade de um
sistema medidor mecânico simples.
Medidores de pistão de movimento
alternado são do tipo de pistão
único e de pistão múltiplo. A escolha
específica depende da gama de
vazões necessárias na aplicação
específica. Medidores de pistão
podem ser utilizados para lidar com
ampla variedade de líquidos. A
figura 4, na página 10, mostra um
medidor de êmbolo oscilante acionado
magneticamente. O líquido nunca entra
em contato com engrenagens ou outras
peças que podem causar obstrução ou
corrosão.
Medidores de engrenagem oval
possuem duas engrenagens rotativas
ovais com dentes sincronizados de
encaixe preciso. Uma quantidade fixa
de líquido passa através do medidor
em cada revolução. A rotação do eixo
pode ser monitorada para obter taxas
específicas de vazão.
Os medidores de disco de nutação
têm um disco móvel montado sobre
uma esfera concêntrica, localizada
em uma câmara com paredes laterais
esféricas. A pressão do líquido que
passa através da câmara de medição faz
com que o disco balance num percurso
de circulação sem rodar em torno do
seu próprio eixo. É a única parte móvel
da medição. Um pino que se prolonga
perpendicularmente a partir do disco
é ligado a um contador mecânico que
monitora movimentos de balanço do
disco. Cada ciclo é proporcional a uma
quantidade específica de vazão.
um alvo ou disco de arrasto suspenso
no fluxo do líquido. Uma indicação direta
da taxa de vazão do líquido é obtida
com a medição da força exercida sobre
o alvo. Na sua forma mais simples, o
medidor consiste apenas de uma placa
giratória suspensa que se move para fora,
juntamente com o fluxo do líquido. Em
casos assim, o dispositivo serve como
indicador de vazão.
Uma versão mais sofisticada utiliza um
elemento sensor transdutor de precisão
e de força de baixo nível. A força sobre
o alvo exercida pelo fluxo do líquido é
sensoreada por um medidor de força. O
sinal de saída do medidor de força indica
a taxa de vazão. Medidores de alvo são
úteis para medir vazões de líquidos sujos
ou corrosivos.
Medidores de área variável,
normalmente conhecidos como
rotâmetros, consistem, essencialmente,
de um tubo cônico e de um flutuador
(uma boia) (FIG 3). Embora classificados
como unidades de pressão diferencial,
eles são, na realidade, dispositivos
de pressão diferencial constante.
Acessórios com extremidades
flangeadas facilitam a instalação em
tubos. Quando não há fluxo de líquido,
o flutuador assenta livremente na parte
inferior do tubo. Assim que o líquido
adentra a parte inferior do tubo, o
flutuador começa a subir. A posição do
flutuador varia diretamente em função da
taxa de vazão. Sua posição exata fica no
ponto em que a pressão diferencial entre
as superfícies superior e inferior equilibra
o peso do flutuador.
F-ZSec-Fig3
Figure 3: Variable-area flowmeter, also called a
rotameter, has a float that moves up or down in
a tapered tube. The distance is proportional to
the liquid flow rate and the annular area
between the float and the tube wall.
EQUILIBRIUM
FLOAT
TAPERED
METERING
TUBE
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
R
(Scale)
GRAVITY
FLOW
Figura 3: O medidor de vazão de área variável,
também conhecido como rotâmetro, tem um
flutuador que se move para cima ou para baixo
em um tubo cônico. A distância é proporcional à
taxa de vazão de líquido e à área anelar entre o
flutuador e a parede do tubo.
EQUILÍBRIO
GRAVIDADE
FLUTUADOR
VAZÃO
TUBO
CÔNICO DE
MENSURAÇÃO
(Escala)

10
Assim como ocorre com todos os
medidores de deslocamento positivo,
as variações de viscosidade abaixo
de determinado limiar afetam as
exatidões da medição. Muitos tamanhos
e capacidades estão disponíveis. As
unidades podem ser feitas de ampla
seleção de materiais de construção.
Medidores de ventoinha rotatória
estão disponíveis em diversos projetos,
porém, todos funcionam com base no
mesmo princípio. A unidade básica
consiste de um impulsor rotativo
igualmente dividido (que contém dois ou
mais compartimentos) montado dentro
da carcaça do medidor. O impulsor fica
em contato contínuo com a carcaça.
Assim que o impulsor começa a girar,
um volume específico de líquido é
arrastado de cada compartimento para
a saída do medidor. As revoluções do
impulsor são contadas e registradas em
unidades volumétricas.
O medidor de vazão de hélice consiste
de dois rotores helicoidais radicalmente
inclinados e engrenados, com uma
pequena folga entre os rotores e a
carcaça. Os dois rotores deslocam
líquido axialmente, de uma extremidade
da câmara para a outra.
MEDIDORES DE VELOCIDADE
Esses instrumentos funcionam de forma
linear em relação à taxa de vazão de
volume. Uma vez que não existe uma
relação de raiz quadrada (como no caso
de dispositivos de pressão diferencial),
sua classificabilidade é maior. Medidores
de velocidade tem sensibilidade mínima
às mudanças de viscosidade quando
usados em números de Reynolds acima
de 10.000. A maioria das carcaças
de medidores do tipo de velocidade é
equipada com flanges ou acessórios
para que possam ser conectados
diretamente a uma tubulação.
Medidores tipo turbina têm encontrado
uso difundido em aplicações de
medição exata de líquidos. A unidade
é constituída por um rotor de múltiplas
lâminas montado dentro de um tubo,
perpendicular ao fluxo do líquido. O
rotor gira à medida que o líquido passa
através das lâminas. A velocidade
de rotação é uma função direta da
taxa de vazão e pode ser sensoreada
por um captador magnético, por uma
célula fotoelétrica ou por engrenagens.
Pulsos elétricos podem ser contados e
totalizados (FIG 5).
O número de impulsos elétricos,
contados durante determinado período
de tempo, é diretamente proporcional
ao volume do fluxo. Um tacômetro pode
ser anexado para medir a velocidade
de rotação da turbina e para determinar
a taxa de vazão do líquido. Quando
devidamente especificados e instalados,
os medidores de turbina apresentam
boa exatidão, especialmente no caso de
líquidos de baixa viscosidade.
Uma das principais preocupações com
medidores de turbina é o desgaste dos
mancais. Para evitar esse problema, foi
desenvolvido um projeto sem mancais.
F-ZSec-Fig4
Figure 4: Oscillating-piston meter operates on magnetic drive principle so that liquid will not
come in contact with parts. A partition plate between inlet and outlet ports forces incoming liquid
to flow around a cylindrical measuring chamber and through the outlet port. The motion of the
oscillating piston in the unit is transferred to a magnetic assembly in the measuring chamber,
which is coupled to a follower magnet on the other side of the chamber wall.
CONCENTRIC
ABUTMENT
CONTROL ROLLER
PISTON HUB
PISTON
MEASURING
CHAMBER
OUTLET PORT
INLET PORT
PARTITION PLATE
F-ZSec-Fig6
Figure 6: Vortex meters operate on the
principle that when a nonstreamlined object is
placed in the middle of a flow stream, a series
of vortices are shed alternately downstream of
the object. The frequency of the vortex
shedding is directly proportional to the velocity
of the liquid flowing in the pipeline.
FLOW
FLOW
ELEMENT
VORTEX
PIPE WALL
Figura 4: O medidor de pistão oscilante funciona com base no princípio de acionamento magnético,
de modo que o líquido não entra em contato com as peças. Uma placa de separação entre a porta de
entrada e a porta de saída força o líquido que chega a fluir em torno de uma câmara de medição cilíndrica
e através da porta de saída. O movimento do pistão oscilante na unidade é transmitido a um conjunto
magnético na câmara de medição que é coligido a um imã seguinte no outro lado da parede da câmara.
F-ZSec-Fig5
Figure 5: Turbine flowmeter consist of a multiple-bladed, free-spinning, permeable metal rotor
housed in a non-magnetic stainless steel body. In operation, the rotating blades generate a
frequency signal proportional to the liquid flow rate, which is sensed by the magnetic pickup and
transferred to a read-out indicator.
S.S. BODY
SUPPORT
RETAINER
MAGNETIC
PICKUP
ROTOR
SUPPORT
RETAINER
FLOW
DIRECTION
FRONT
ROTOR
SUPPORT
SHAFT BUSHING
THRUST BALL
BEARING
FLUSH
HOLE
REAR
ROTOR
SUPPORT
Figura 5: O medidor de vazão tipo turbina consiste de um rotor de múltiplas lâminas, de giro livre, metal
permeável abrigado em uma carcaça não magnética de aço inoxidável. Quando em funcionamento, as
lâminas rotativas geram um sinal de frequência proporcional à taxa de vazão do líquido, que é sensoriado
por um captador e transferido a um indicador de leitura.
Figura 6: Os medidores tipo vórtice funcionam
segundo o princípio de que quando determinado
objeto não aerodinâmico é colocado no meio de
uma corrente de fluxo,cria-se uma série de vórtices
alternadamente à jusante do objeto.A frequência
de desprendimento do vórtice é diretamente
proporcional à vazão do líquido na tubulação.
SUPORTE
CONCÊNTRICO
CUBO DO PISTÃO
CÂMARA DE
MEDIÇÃO
PORTA DE ENTRADA
PLACA DE SEPARAÇÃO
PORTA DE SAÍDA
PISTÃO
ROLETE DE CONTROLE
CORPO EM
AÇO INOX
APOIO
POSTERIOR
DO ROTOR
MANCAL,
FURO
NIVELADO
ESFERA AXIAL
BUCHA DO EIXO
APOIO
ANTERIOR DO
ROTOR
DIREÇÃO DO
FLUXO
RETENTOR
DO APOIORETENTOR
DO APOIO ROTOR
CAPTADOR
MAGNÉTICO
VAZÃO
ELEMENTO
DE FLUXO
VÓRTICE
PAREDE DO
TUBO

11
MEDIDORES DE VAZÃO
O líquido que entra no medidor passa
através das palhetas em espiral de um
estator que imprime rotação ao fluxo
de líquido. A corrente atua sobre uma
esfera, fazendo com que ela orbite no
espaço entre o primeiro estator e um
segundo estator semelhantemente
espiralado. O movimento de orbitação da
esfera é detectado eletronicamente. A
frequência de saída do pulso resultante
é proporcional à taxa de vazão.
Medidores de Vórtice fazem uso de um
fenômeno natural que ocorre quando um
líquido flui em torno de um objeto bojudo.
Redemoinhos ou vórtices são criados
alternadamente à jusante do objeto. A
frequência da criação dos vórtices é
diretamente proporcional à velocidade do
líquido que flui através do medidor (FIG
6, na página 10).
Os três componentes principais do
medidor de vazão são um corpo
reforçado, montado sobre suporte,
através do furo do medidor de vazão,
um sensor para detectar a presença do
vórtice e para gerar um impulso elétrico,
e um transmissor de amplificação e
condicionamento de sinal, cuja saída
é proporcional à taxa de vazão (FIG
7). O medidor é igualmente adequado
para medições de taxa de vazão
ou de totalização de vazão. Não é
recomendado o uso em polpas ou
líquidos de alta viscosidade.
Medidores eletromagnéticos podem
trabalhar com a maioria dos líquidos
e polpas, desde que o material a ser
medido seja eletricamente condutor. Os
componentes mais importantes são o
tubo de vazão (elemento primário) e um
voltímetro (elemento secundário) (FIG 8).
O tubo de vazão é montado diretamente
no tubo. A queda de pressão, através do
medidor, é igual à queda através de um
comprimento equivalente de tubo porque
não existem peças móveis ou obstruções
ao fluxo. O voltímetro pode ser ligado
diretamente ao tubo de vazão ou pode
ser montado mais afastado e ligado ao
tubo por um cabo blindado.
Medidores de vazão eletromagnéticos
funcionam de acordo com a lei de
Faraday sobre indução eletromagnética,
que afirma que determinada tensão
é induzida quando um condutor se
move através de um campo magnético.
O líquido serve como condutor; o
campo magnético é criado por bobinas
energizadas fora do tubo de vazão (FIG
9 na página 12).
A quantidade de tensão produzida é
Figura 7: Um medidor de fluxo tipo vórtice é
concebido para ser instalado diretamente na
tubulação, sem necessidade de ferramentas
especiais ou procedimentos complicados
de instalação. A unidade é pré-calibrada e
pronta para uso.
Figura 8: Um medidor de vazão
eletromagnético com flange é leve,
compacto e pode ser facilmente instalado
entre flanges existentes. Sem partes
móveis, o instrumento tem queda de
pressão insignificante e pode trabalhar
com inúmeros líquidos e polpas, desde que
sejam condutores.
diretamente proporcional à taxa de
vazão. Dois eletrodos montados na
parede do tubo detectam a tensão, que é
medida pelo elemento secundário.
Medidores de vazão eletromagnéticos
têm grandes vantagens: Podem medir
líquidos e polpas considerados difíceis
e corrosivos, bem como fluxo direto e
fluxo reverso com igual precisão. As
desvantagens dos conceitos anteriores
eram o alto consumo de energia e a
necessidade de uma canalização cheia
e vazia, a fim de definir, inicialmente, o
zero do medidor. Recentes melhorias
eliminaram esses problemas. Técnicas
de excitação (tipo impulso) têm reduzido
o consumo de energia, uma vez que a
excitação ocorre apenas na metade do
tempo na unidade. A definição do zero
não é mais necessária.
Medidores de Vazão Ultrassônicos
podem ser divididos em medidores
Doppler e medidores de tempo de
percurso (ou de trânsito). Medidores
Doppler medem as mudanças de
frequência causadas pelo fluxo do
líquido. Dois transdutores são montados
em uma carcaça ligada a uma lateral do
tubo. Um sinal de frequência conhecida
é enviado para dentro do líquido a ser
medido. Sólidos, bolhas, e qualquer
descontinuidade no líquido fazem
com que o pulso seja refletido para o
elemento receptor (FIG 10, página 12).
Visto que o líquido que causa o reflexo
está em movimento, a frequência de
pulso devolvida é alterada. A alteração
de frequência é proporcional à
velocidade do líquido.
Um medidor de Doppler portátil capaz
de ser operado em corrente alternada
ou de uma fonte recarregável de
energia foi recentemente desenvolvido.
Os cabeçotes de sensoriamento são
simplesmente presos ao exterior do
tubo e o aparelho está pronto para
ser utilizado. O peso total, incluindo a
carcaça, é de 22 lb. Um conjunto de
terminais de saída de 4 a 20 mA permite
que a unidade seja conectada a um
registrador de papel contínuo ou outro
dispositivo remoto.
Medidores de tempo de percurso são
equipados com transdutores montados
em cada lado do tubo. A configuração
é tal que as ondas sonoras que viajam
entre os dispositivos ficam a um ângulo
de 45° em relação à direção do fluxo do
líquido.
FV-520C-F-D,
em tamanho
inferior ao real.
FMG606,
em tamanho
inferior ao real.

12
A velocidade do sinal passando entre
os transdutores aumenta ou diminui
com a direção de transmissão e com a
velocidade do líquido a ser medido. Uma
relação tempo-diferencial proporcional
ao fluxo pode ser obtida, transmitindo
o sinal alternadamente em ambos os
sentidos. A limitação dos medidores de
tempo de percurso está no fato de que
os líquidos a serem medidos devem
estar relativamente isentos de gases ou
sólidos arrastados, a fim de minimizar a
dispersão e absorção do sinal.
MEDIDORES DE VAZÃO MÁSSICA
A necessidade contínua de medições
de vazão mais exatas em processos
relacionados à massa (reações
químicas, de transferência de calor,
etc.), resultou no desenvolvimento de
medidores de vazão mássica. Vários
projetos estão disponíveis, mas o mais
comumente utilizado para aplicações
de fluxo de líquido é o medidor de
Coriolis. Seu funcionamento baseia-se
no fenômeno natural chamado força de
Coriolis, daí o nome.
Medidores Coriolis são medidores de
massa real que medem a taxa de vazão
mássica diretamente, em oposição ao
fluxo volumétrico. Visto que a massa
não muda, o medidor é linear, sem ter
de ser ajustado para variações das
propriedades do líquido. Ele também
elimina a necessidade de compensar
alterações nas condições de temperatura
e pressão. O medidor é especialmente
útil para a medição de líquidos cuja
viscosidade varia com a velocidade, a
determinadas temperaturas e pressões.
Os medidores Coriolis também estão
disponíveis em vários modelos. Uma
unidade popular consiste de um tubo
de vazão em forma de U, incluído em
uma carcaça de sensor conectada a
uma unidade eletrônica. A unidade
de sensoriamento pode ser instalada
diretamente a qualquer processo. A
unidade eletrônica pode ficar afastada do
sensor até 150 metros.
Dentro da carcaça do sensor, o tubo de
vazão em forma de U é vibrado na sua
frequência natural, por um dispositivo
magnético localizado na curva do
tubo. A vibração é semelhante à de
um diapasão, cobrindo menos do que
0,1 de polegada e encerrando um ciclo
completo de cerca de 80 vezes/seg. À
medida que o líquido flui através do tubo,
ele é forçado a assumir o movimento
vertical do tubo (FIG 11).
F-ZSec-Fig9
Figure 9: Major components of obstruction-free electromagnetic flowmeter's flow tube include
electrodes and coils.
ELECTROMAGNETIC
COILS
FLANGE
HOUSING
INSULATING
LINER
NON-MAGNETIC
FLOW TUBE ELECTRODES
F-ZSec-Fig10
TRANSMITTING
ELEMENT
RECEIVING
ELEMENT
FLOW
DIRECTION
REFLECTORS
F-ZSec-Fig11
VIBRATING FLOW TUBE
FLUID FORCES REACTING TO
VIBRATION OF FLOW TUBE
END VIEW OF FLOW TUBE
SHOWING TWIST
FLUID
FORCE
FLUID
FORCE
FLOW
FLOW
TWIST
ANGLE
TWIST
ANGLE
Figura 9: Os componentes mais importantes do tubo de vazão(isento de obstrução) do
medidor de vazão incluem eletrodos e bobinas.
Figura 10: Os medidores Doppler usam o princípio da reflexão do pulso de som para medir
taxas de vazão de líquido. Sólidos ou bolhas em suspensão no líquido refletem o som de
volta para o elemento transdutor receptor.
Figura 11: O tubo vibrador de vazão em forma de U é o coração do popular medidor Coriolis
de fluxo de massa.A vibração do tubo, acoplada às forças do fluido, provoca deflexão no
tubo que é diretamente proporcional à taxa de vazão mássica.
MOLAS
ELETROMAGNÉTICAS
FLANGE
REVESTIMENTO
ISOLANTE
TUBO DE VAZÃO
NÃO MAGNÉTICO ELETRODOS
CARCAÇA
ELEMENTO
TRANSMISSOR
ELEMENTO
RECEPTOR
REFLETORES
DIREÇÃO DA
VAZÃO
TUBO VIBRADOR DE VAZÃO
ÂNGULO DE
INCLINAÇÃO
VAZÃO
VAZÃO
FORÇAS NO
FLUIDO
FORÇAS
NO FLUIDO
FORÇAS NO FLUIDO REAGINDO À
VIBRAÇÃO DO TUBO DE VAZÃO
ÂNGULO DE
INCLINAÇÃO
VISTA DA EXTREMIDADE DO
TUBO DE VAZÃO, MOSTRANDO A
INCLINAÇÃO

13
MEDIDORES DE VAZÃO
Quando o tubo se move para cima
durante a metade do seu ciclo, o líquido
que flui para dentro do medidor opõe-se
a ser forçado para cima, empurrando o
tubo para baixo.
Depois de ter sido forçado para cima,
o líquido que flui para fora do medidor
opõe-se a ter seu movimento vertical
diminuído, empurrando o tubo para cima.
Esta ação faz com que o tubo se torça.
Quando o tubo se move para baixo,
durante a segunda metade do ciclo de
sua vibração, ele se torce no sentido
oposto.
A quantidade de torções é diretamente
proporcional à taxa de vazão da massa
do líquido que flui através do tubo.
Os sensores magnéticos localizados
a cada lado do tubo de vazão
medem as velocidades do tubo, que
mudam conforme o tubo se torce. Os
sensores passam essas informações
para a unidade eletrônica, onde são
processadas e convertidas em uma
tensão proporcional à taxa de vazão
mássica. O medidor tem ampla gama
de aplicações, desde adesivos e
revestimentos a Nitrogênio líquido.
Medidores de vazão mássica do tipo
térmico têm sido tradicionalmente
usados para a medição de gás, mas
projetos de mensurações de vazão
de líquidos estão disponíveis. Estes
medidores de massa também funcionam
independentemente da densidade, da
pressão, e da viscosidade. Medidores
térmicos utilizam um elemento de
sensoriamento aquecido isolado do
caminho do fluxo do fluido. A corrente
do fluxo conduz o calor do elemento
sensor. O calor conduzido é diretamente
proporcional à taxa de vazão mássica.
O sensor nunca entra em contato
direto com o líquido (FIG 12 na página
14). A eletrônica do pacote inclui o
analisador de fluxo, o compensador
de temperatura e um condicionador
de sinal que proporciona uma saída
linear diretamente proporcional à vazão
mássica.
MEDIDORES DE CANAL ABERTO
O canal aberto refere-se a qualquer
conduto no qual o líquido flui em uma
superfície livre. Incluem-se túneis,
esgotos não pressurizados, tubos
parcialmente cheios, canais, córregos
e rios. Das muitas técnicas disponíveis
para a monitorização dos fluxos de
canal aberto, métodos relacionados
com profundidade são os mais comuns.
Essas técnicas presumem que a vazão
instantânea pode ser determinada a
partir de uma medição da profundidade
da água ou da cabeceira. Diques e
calhas são os dispositivos primários mais
antigos e mais amplamente utilizados
para medir vazões de canal aberto.
Diques trabalham segundo o princípio
de que uma obstrução em determinado
canal faz com que a água acumule,
criando um nível elevado (cabeceira)
atrás da barreira. A cabeceira é uma
função da velocidade de vazão e, por
conseguinte, da taxa de vazão através
do dispositivo. Diques são constituídos
de placas verticais com cristas afiadas.
O topo da placa pode ser reto ou
entalhado. Diques são classificados
de acordo com a forma do entalhe. Os
tipos básicos são entalhe em V, entalhe
retangular e entalhe trapezoidal.
Calhas são geralmente usadas quando
a perda de carga deve ser mantida a
um valor mínimo, ou se o líquido que flui
contém grandes quantidades de sólidos
suspensos. Calhas são para canais
abertos o que tubos Venturi são para
tubos fechados. Os projetos Parshall e
Palmer-Bowlus são considerados calhas
popularmente conhecidas.
A calha Parshall consiste de uma seção
convergente a montante, de uma seção
de estrangulamento (garganta) e de uma
seção divergente à jusante. As paredes
da calha são verticais e o piso da
garganta é inclinado para baixo. A perda
de carga através de calhas Parshall é
menor do que no caso de outros tipos
de dispositivos de medição de vazão em
canal aberto. Altas velocidades de fluxo
ajudam a fazer a autolimpeza da calha.
A vazão pode ser medida com exatidão,
cobrindo ampla gama de condições.
As calhas Palmer-Bowlus são dotadas
de garganta trapezoidal de seção
transversal uniforme e de comprimento,
aproximadamente, igual ao diâmetro
do tubo no qual ela está instalada.
É comparável a uma calha Parshall,
no que diz respeito à exatidão e à
capacidade de deixar passar detritos
sem se limpar. A principal vantagem é
a relativa facilidade com que ela pode
ser instalada em condutos circulares
existentes, uma vez que não exige uma
abordagem de seção retangular.
Descargas por meio de diques e calhas
são funções do nível, de modo que as
técnicas de medição de nível devem
ser utilizadas com o equipamento para
determinar as taxas de vazão. Varas
de medição e unidades acionadas
por flutuadores são os dispositivos
mais simples usados para essa
finalidade. Vários sensores eletrônicos,
totalizadores, e sistemas de gravação
também estão disponíveis.
Um desenvolvimento mais recente
consiste no uso de impulsos
ultrassônicos para medir níveis de
líquido. As medições são feitas através
do envio de pulsos de som provenientes
de um sensor para a superfície do
líquido, bem como cronometrando o
retorno do eco. A linearização do circuito
converte a altura do líquido em taxa de
vazão. Um registrador de papel contínuo
registra a taxa de vazão e um totalizador
digital registra o total de galões. Outro
sistema baseado em microprocessador,
recentemente introduzido, usa tanto
sensores ultrassônicos quanto sensores
de boia. Um teclado com um visor de
cristal líquido interativo simplifica a
programação, o controle e as tarefas de
calibração.
SELECIONANDO UM MEDIDOR DE
VAZÃO
Especialistas afirmam que mais de
75 por cento dos medidores de vazão
instalados na indústria não estão
funcionando de forma satisfatória. A
escolha inadequada representa 90 por
cento desses problemas. Obviamente,
a escolha de um medidor de vazão não
é tarefa para amadores. A figura 13, na
página 16, mostra as principais etapas
envolvidas no processo de escolha.
O requisito mais importante é saber,
exatamente, o que se pretende fazer
com o instrumento. Aqui estão algumas
questões a considerar: A medição
destina-se ao controle de processo (onde
a repetibilidade é a maior preocupação)
ou à contagem ou transferência de
custódia (onde a alta exatidão é
importante)? Exige-se indicação local
ou sinal remoto? Se determinada saída
remota for necessária, ela deve ser um
sinal proporcional ou um fechamento
de contato para iniciar ou parar outro
dispositivo?
O líquido é viscoso, limpo, ou uma
polpa? Ele é eletricamente condutor?
Qual é sua gravidade específica ou sua
densidade? Qual o envolvimento das
taxas de vazão na aplicação? Quais
são as temperaturas e as pressões de
operação do processo? A exatidão (veja
glossário), os requisitos de alcance,
de linearidade, de repetibilidade e os
tubos também devem ser levados em
consideração.
Antes de fazer a escolha, é tão
importante saber o que um medidor de
vazão não pode fazer quanto o que ele
pode fazer.

14
F-ZSec-Fig12
Figure 12: Thermal mass meters utilize bypass design with RTD sensors to determine the flow rate.Figura 12: Os medidores de vazão mássica térmicos utilizam um projeto derivado com sensores RTD para determinar a taxa
de vazão.
VAZÃO

15
MEDIDORES DE VAZÃO
Cada instrumento tem vantagens e
desvantagens e o grau de satisfação
do desempenho está diretamente
relacionado à forma pela qual as
capacidades e deficiências de um
instrumento são compatíveis com
os requisitos da aplicação. Muitas
vezes, os usuários têm expectativas
de desempenho do medidor de vazão
que não são consistentes com as
especificações do fornecedor.
Na maioria dos casos, os fornecedores
ficam ansiosos para ajudar os clientes
a escolher o medidor de fluxo para
determinado trabalho. Muitos provêm
questionários, listas de verificação e
folhas de especificações destinadas
a obter as informações críticas,
necessárias para escolher o medidor de
vazão adequado para o trabalho.
Devem ser levadas em conta, também,
as melhorias tecnológicas de medidores
de vazão. Por exemplo, um erro comum
é escolher um projeto que há anos tem
sido usado em determinada aplicação
e assumir que ele ainda é o melhor
instrumento para o trabalho em questão.
Muitas mudanças e inovações podem
ter ocorrido nos últimos anos no que
diz respeito ao desenvolvimento de
medidores de vazão para essa aplicação
particular, tornando a escolha muito mais
ampla.
Um desenvolvimento recente é a
disponibilidade de programas de
computador para executar cálculos
tediosos, muitas vezes necessários, para
a escolha do medidor de vazão. Cálculos
que costumavam levar uma hora podem
ser realizados em questão de segundos.
QUESTÕES RELACIONADAS AO CUSTO
Há uma enorme variedade de preços
para medidores de vazão. Em geral,
os rotâmetros são os menos caros,
com algumas unidades de tamanho
pequeno disponíveis por menos de cem
dólares. Medidores de vazão mássica
são os mais caros. No entanto, os
custos totais do sistema devem sempre
ser levados em conta ao escolher o
medidor de vazão. Por exemplo, uma
placa de orifício pode custar um valor
baixo. Porém, o transmissor pode custar
um valor adicional e a fabricação e
instalação de uma linha de sensores
pode custar ainda mais. Os custos de
instalação, operação e manutenção
também são fatores econômicos
importantes. A manutenção pode ser
cara em alguns dos projetos mais
complicados. Assim como ocorre com
muitos outros produtos, geralmente, um
engenheiro de aplicações pode indicar
o medidor de vazão que vai lhe atender.
Porém, a satisfação com o produto vai
depender do cuidado que ele exerce
na hora de escolher e da instalação do
instrumento. Isso nos leva ao fato de
que é preciso conhecer o processo, os
produtos e os requisitos de medição de
vazão. Não é incomum comprarmos um
produto superestruturado. Engenheiros
de fábrica não devem comprar um
medidor de vazão com capacidade além
do que precisam.
TRABALHANDO COM MEDIDORES
DE VAZÃO
Embora fornecedores estejam sempre
prontos a prestar o serviço de instalação
do medidor de vazão, as estimativas
são de que cerca de 75 por cento
dos usuários instalam seu próprio
equipamento. É aí que ocorrem os
erros de instalação. Um dos erros
mais comuns é não deixar tubulação
reta suficiente a montante e à jusante
para o medidor de vazão. Cada projeto
tem certa quantidade de tolerância a
condições instáveis de velocidade no
tubo, mas todas as unidades exigem
configurações tubulação adequadas para
funcionar de forma eficaz.
Tabela 2 – Perguntas a Fazer ao Escolher um
Medidor de Vazão
Qual intervalo que você pretende cobrir?
0 a 100% ________ , 25 a 100% ______ , 50 a 100% ______ ,
Outros ___________
De qual exatidão você precisa?
100% ______________ , 75% ___________________ ,
50% _______________ , 25% ___________________
O que você pretende fazer com saída do medidor?
Indicar __________ Totalizar _______ Registrar________
Transmitir ______ Computar ______ Outros __________
Qual é o tipo de carcaça de que você precisa?
Parede ___________ Montada em painel__ Classificação NEMA ___
O que você tem a dizer sobre a tubulação?
Nova ______________ Existente _______________
Em Elevação _______ Tubo reto _______________
Acessibilidade _______ Ambiente _______________
Quem vai fazer a manutenção do medidor?
Tratamento de falhas ____ Calibrar ________________
Qual vida útil você deseja para o medidor? _________________
__________________________________________________
Em relação ao medidor, qual queda de pressão seria aceitável? _
__________________________________________________
Qual o valor máximo? $ __________________________________
O que você quer medir?
Vapor __________ Condensação ____ Gás natural ______
Óleo combustível (grau)__ , Água resfriada ___________
Aquecimento de água ____ , Torre de água ___________
Água residencial ________ , Outros _________________
Outros dados necessários para a seleção:
Pressão: Mín. __________ Máx. ______ Normal _______
Temperatura: Mín. ______ Máx. ______ Normal _______
Viscosidade: Mín. _______ Máx. _______ Normal _______
Taxa de Vazão: Mín. ____ Máx. ______ Normal _______
Tamanho do tubo:____ Schedule _____ Diâm. interno___

16
FLOW MEASUREMENT
PROBLEM
SELECTED
FLOW
MEASUREMENT
SYSTEM OR
TRANSDUCER
TYPE
1ST CONSIDERATION 2ND CONSIDERATION 3RD CONSIDERATION
4TH
CONSIDERATION
5TH CONSIDERATION6TH CONSIDERATION7TH CONSIDERATION
ABILITY OF DEVICES
TO WITHSTAND THE
PROCESS ENVIRONMENT
PRESSURE,
TEMPERATURE, ETC.
ALL TYPES
ELIGIBLE
TYPES
ELIGIBLE
TYPES
ELIGIBLE
TYPES
ELIGIBLE
ABILITY OF DEVICES
TO PROVIDE
THE ACCURACY
OF MEASUREMENT
REQUIRED UNDER
PROCESS CONDITIONS
SPECIFIED
COST COMPARISON
OF CAPITAL
PURCHASE PLUS
INSTALLATION
AGAINST BUDGET
INSTRUMENT
SERVICEABILITY,
MAINTENANCE
REQUIREMENTS,
FREQUENCY, AND
COSTS
LONG ITEM
STABILITY,
DURABILITY, AND
THE NEED FOR
PERIODIC
CALIBRATION
REJECTPRESSURE LOSS
INCURRED AND
LEVEL OF SWIRL
GENERATED OR
PULSATION
PRODUCED
EASE OF ADAPTATION
FOR FUTURE NEEDS.
EASE OF INTER-
FACING TO EXISTING
EQUIPMENT
REJECTREJECTREJECT
TYPES
ELIGIBLE
TYPES
ELIGIBLE
TYPES
ELIGIBLE
REJECT REJECT REJECT
A tubulação adequada proporciona
um padrão de vazão normal para o
dispositivo. Sem ele, a exatidão e
o desempenho são prejudicados.
De vez em quando, medidores de
vazão também são instalados de
forma invertida (especialmente no
que diz respeito a placas de orifício).
Linhas de sensoriamento de pressão
também podem ser invertidas. Quando
estamos lidando com componentes
elétricos, a segurança intrínseca é uma
consideração importante em áreas de
risco. A maioria dos fornecedores de
medidores de vazão oferece projetos
intrinsecamente seguros para esses
usos. Campos magnéticos podem existir
na maioria das instalações industriais.
Linhas de energia, relés, solenoides,
transformadores, motores e geradores,
todos contribuem com sua parcela
de interferência. Os usuários devem
assegurar-se de que o medidor de
vazão que escolheram é imune a essas
interferências. Problemas ocorrem,
principalmente, com os componentes
eletrônicos em elementos secundários,
que devem ser protegidos. Normalmente,
o cumprimento rigoroso das práticas de
instalação recomendadas pelo fabricante
evita esses problemas.
CALIBRAÇÃO
Todos os medidores de vazão precisam
de calibração inicial. Na maioria das
vezes, o instrumento é calibrado pelo
fabricante para as condições de serviço
especificadas. No entanto, se houver
pessoal qualificado disponível na planta,
o usuário pode executar suas próprias
calibrações.
A necessidade de recalibrar depende,
em grande parte, de quão bem o
medidor se encaixa na aplicação. Alguns
líquidos que passam por medidores
de vazão tendem a ser abrasivos,
erosivos ou corrosivos. Com o tempo,
partes do dispositivo deterioram-se o
suficiente para afetar o desempenho.
Alguns projetos são mais suscetíveis
a danos do que outros. Por exemplo,
o desgaste das pás individuais
das turbinas causa alterações no
desempenho. Se a aplicação for crítica,
a exatidão do medidor de vazão deve
ser verificada a intervalos frequentes.
Em outros casos, a recalibração pode
não ser necessária durante anos
porque a aplicação não é crítica ou
porque nada altera o desempenho do
medidor. Alguns medidores de vazão
exigem equipamento especial para
calibração. A maioria dos fabricantes
provê este serviço em sua fábrica ou nas
instalações do usuário, para onde levam
o equipamento para calibração no local.
MANUTENÇÃO
Diversos fatores influenciam os
requisitos de manutenção e a
expectativa de vida dos medidores
de vazão. O fator mais crucial,
naturalmente, é combinar o instrumento
adequado com a aplicação em
questão. Dispositivos mal selecionados,
invariavelmente, causam problemas no
curto prazo. Medidores de vazão, sem
peças móveis, normalmente, requerem
menos atenção do que unidades com
partes móveis, mas todos os medidores
de vazão, eventualmente, precisam de
algum tipo de manutenção. Elementos
primários em medidores de vazão de
pressão diferencial exigem tubulação
longa, válvulas e acessórios quando
estiverem conectados aos seus
elementos secundários e, por isso,
a manutenção pode implicar esforço
recorrente nessas instalações. Linhas de
impulso podem ligar ou corroer e devem
ser limpas ou substituídas. Localização
inadequada do elemento secundário
pode resultar em erros de medição.
Reposicionar o elemento pode custar
caro.
Medidores de vazão com partes móveis
exigem inspeção interna periódica,
especialmente se o líquido a ser medido
for sujo ou viscoso. A instalação de
filtros na entrada dessas unidades ajuda
a minimizar a incrustação e o desgaste.
Instrumentos isentos de obstrução,
tais como medidores ultrassônicos
ou medidores eletromagnéticos
podem desenvolver problemas com
os componentes eletrônicos de seu
elemento secundário. Sensores de
pressão associados a elementos
secundários devem ser periodicamente
removidos e inspecionados.
Aplicações nas quais pode haver
revestimentos também representam
problemas potenciais para os
instrumentos isentos de obstrução,
tais como unidades magnéticas ou
ultrassônicas. Se o revestimento foi
isolante, o funcionamento dos medidores
de fluxo magnético acaba sendo
prejudicado, caso os eletrodos sejam
isolados do líquido. Esta condição pode
ser evitada com uma limpeza periódica.
Com medidores de fluxo ultrassônicos,
os ângulos de refração podem mudar
e a energia sônica absorvida pelo
revestimento faz com que o medidor se
torne inoperante.
Figura 13: Principais considerações relacionadas à escolha de medidores de vazão para aplicações específicas incluem
requisitos de facilidade de reparação e de manutenção.
Reproduzido com permissão da
Revista de Engenharia de Fábrica
PROBLEMA NA
MEDIÇÃO DE VAZÃO
TODOS
OS TIPOS
APROPRIADOS
PRIMEIRA CONSIDERAÇÃO
CAPACIDADE DOS
DISPOSITIVOS
DE SUPORTAR A
PRESSÃO AMBIENTE
DO PROCESSO,
TEMPERATURA, ETC.
REJEITAR REJEITAR REJEITAR
REJEITAR
REJEITARREJEITARREJEITAR
TIPOS
APROPRIADOS
TIPOS
APROPRIADOS
TIPOS
APROPRIADOS
TIPOS
APROPRIADOS
TIPOS
APROPRIADOS
TIPOS
APROPRIADOS
SEGUNDA CONSIDERAÇÃO
CAPACIDADE DOS
DISPOSITIVOS DE PROVER
A EXATIDÃO NECESSÁRIA
DE MENSURAÇÃO
NAS CONDIÇÕES
ESPECIFICADAS DO
PROCESSO
TERCEIRA CONSIDERAÇÃO
COMPARAR O CUSTO DE
COMPRA E DA INSTALAÇÃO
COM O ORÇAMENTO
DISPONÍVEL
QUARTA
CONSIDERAÇÃO
FACILIDADE DE
REPARAÇÃO DO
INSTRUMENTO,
REQUISITOS E
FREQUÊNCIA DE
MANUTENÇÃO E CUSTOS
QUINTA CONSIDERAÇÃO
ESTABILIDADE
PROLONGADA E
DURABILIDADE DO
PRODUTO, BEM COMO
A NECESSIDADE DE
CALIBRAÇÃO PERIÓDICA
SEXTA CONSIDERAÇÃO
QUEDA DE PRESSÃO E
NÍVEL DE REDEMOINHO
GERADO OU PULSAÇÃO
PRODUZIDA
SÉTIMA CONSIDERAÇÃO
FACILIDADE DE
ADAPTAÇÃO PARA
FUTURAS NECESSIDADES.
FACILIDADE DE
INTERFACE COM O
EQUIPAMENTO EXISTENTE
SISTEMA DE
MENSURAÇÃO
DA VAZÃO
SELECIONADO
OU TIPO DE
TRANSDUTOR

17
TUTORIAL SOBRE VAZÃO
TUTORIAL SOBRE VAZÃO –
PARTE 1
O que há em uma unidade?
(Medição de Vazão – Parte 1)
Então você quer medir a vazão? A
resposta parece ser a compra de um
medidor de vazão. Considerando a
definição de vazão de fluido como a
quantidade de fluido que passa por
determinado local, isso parece ser
simples – qualquer medidor de vazão
seria suficiente. No entanto, pondere a
seguinte equação que descreve o fluxo
de um fluido em determinada tubulação.
Q = A x v
Q é a taxa de vazão, A é a área
da seção transversal do tubo e v é
a velocidade média do fluido no tubo.
Trabalhando com esta equação, a vazão
de um fluido a uma velocidade média de
um metroum metro por segundo por um
tubo, com a área da seção transversal
medindo um metro quadrado, seria de
um metro cúbico por segundo. Note que
Q representa um volume por unidade
de tempo, então, Q é vulgarmente
indicado como a taxa de vazão
volumétrica.
Agora, pondere a seguinte equação:
W = rho x Q
W é a taxa de vazão (novamente –
prossiga lendo), e rho é a densidade do
fluido. Trabalhado com esta equação, a
vazão é de um quilograma por segundo,
enquanto flui um metro cúbico por
segundo de fluido com uma densidade
de um quilograma por metro cúbico.
(O mesmo pode ser feito no caso das
comumente usadas libras. Sem entrar
em detalhes, uma libra é considerada
uma unidade de massa). Note que W é
uma massa por unidade de tempo, então
W é, comumente, indicado como taxa
de vazão da massa.
Agora, qual fluxo você quer medir? Não
tem certeza? Em algumas aplicações,
o que tem de ser feito é medir a vazão
volumétrica. Considere, por exemplo,
o enchimento de um tanque. A vazão
volumétrica pode ser interessante para
evitar o transbordamento do tanque,
onde podem ser adicionados líquidos
de diferentes densidades. (Então,
novamente, um transmissor de nível
e uma chave de desligamento de alto
nível podem evitar a necessidade de um
medidor de vazão.) Considere o controle
do fluxo de um fluido em um processo
que só pode aceitar determinado volume
por unidade de tempo. A medição da
vazão volumétrica parece aplicável.
Em outros processos, a vazão mássica
é importante. Considere as reações
químicas em cujo caso é desejável fazer
com que as substâncias A, B e C reajam
entre si. O que interessa é o número
de moléculas presentes (sua massa),
e não seu volume. Da mesma forma,
no momento da compra e venda de
produtos (transferência de custódia), o
que importa é a massa, e não o volume.
Medidor de Vazão tipo
Turbina
FTB-939, mostrado com
o Condicionador de
Sinal FLSC-61.

18
PARTE 2
Considerando que agora você sabe
que existem dois tipos de taxa de vazão
(volumétrica e mássica), não deve
ser uma surpresa saber que alguns
medidores de vazão medem massa (W),
ao passo que outros medem volume (Q).
No entanto, não é tão simples assim.
Repetindo as equações da Parte 1
(por conveniência), pode-se observar
que, assumindo que A é constante,
Q pode ser determinado, medindo a
velocidade média v do fluido. A seguir,
assumindo que rho é constante, W
pode ser determinado a partir de Q.
Q = A x v
W = rho x Q
Resumindo, alguns medidores de vazão
medem o fluxo volumétrico, outros
medem a velocidade a partir da qual
o fluxo volumétrico é determinado, ao
passo que outros medidores de vazão
medem a vazão mássica. Além disso,
quando a densidade é conhecida
ou admitida, a vazão mássica pode
ser determinada a partir da vazão
volumétrica e a vazão volumétrica, por
sua vez, pode ser determinada a partir
da vazão mássica.
Então, você só queria medir a vazão –
ainda é o que deseja fazer? Tudo parecia
tão lógico e simples naquele momento.
Mas, continue lendo – as coisas ainda
vão ficar mais complicadas.
Alguns medidores de vazão utilizam
outros princípios para deduzir a vazão.
A mais comum mede a velocidade
de carga (1/2 rho v x v) para deduzir
a vazão volumétrica. Note que esses
medidores de vazão NÃO medem o
volume, NÃO medem a massa e não
medem a velocidade – mas, sim, medem
uma combinação de densidade com o
quadrado da velocidade! Você ficaria
surpreso se descobrisse que essa é uma
descrição dos (comumente aplicados)
medidores de vazão de carga, tais como
placas de orifício, venturis, bocais, etc.?
Além disso, em muitas aplicações, a
vazão volumétrica inferida é utilizada
para determinar a vazão mássica. Cada
vez que você faz uma medição ou adota
determinado pressuposto, o processo
pode conter erros. Você ficaria surpreso
de saber que, não raro, engenheiros
de fábrica têm dificuldade para fechar
inventários de materiais em suas
fábricas?
Resumindo (novamente), alguns
medidores de vazão medem o volume,
outros medem a massa, outros ainda
medem a velocidade, ao passo que há
aqueles que efetuam a medição por
inferência. Entenda a diferença, mas,
também, entenda que uma cuidadosa
atenção aos detalhes pode resultar em
uma medição por dedução melhor do
qualquer outra.
PARTE 3
Vazão volumétrica é expressa em
unidades que refletem um volume por
unidade de tempo. O exemplo na Parte
1 definem metros cúbicos e pés cúbicos
por unidade de tempo como sendo
unidades de vazão volumétrica. Galões e
litros por unidade de tempo também são
unidades de vazão volumétrica.
A vazão mássica é expressa em
unidades que refletem uma massa por
unidade de tempo. O outro exemplo da
parte 1 define quilogramas e libras por
unidade de tempo como sendo unidades
de vazão mássica. (Sem querer entrar
em detalhes, uma libra é, admitidamente,
uma unidade de massa.) Note que as
unidades de tempo são independentes
do fato de você estar medindo vazão
volumétrica ou mássica.
Vamos fazer um questionário.
Os itens listados a seguir são unidades
de vazão de líquido volumétrica ou
mássica?
Galões por minuto
Pés cúbicos por segundo
Litros por minuto
Quilogramas por hora
Libras por hora
Gramas por minuto
É possível ter um pé cúbico de penas?

sim/não
É possível ter um galão de penas?

sim/não
É possível ter um quilograma de penas?

sim/não
Se a sua resposta às três primeiras
perguntas foi volumétrica, massa para
as três perguntas seguintes, ao passo
que, para as últimas três perguntas, você
respondeu sim, então, você está no
caminho certo.
Imagine agora que você vai comprar
combustível para seu carro. Como é
que um galão americano de gasolina
comprado em um dia quente de verão
em Las Vegas, Arizona, pode ser
comparado com um galão americano
de gasolina comprado em uma noite
fria de inverno em Anchorage, Alaska?
Por determinação, um galão é uma
unidade volumétrica, de modo que a
lógica indica que o mesmo volume de
gasolina foi comprado. No entanto, a
diferença de temperatura faz com que
suas densidades e, consequentemente,
suas massas sejam diferentes. Usando
essa lógica, mais massa seria obtida
pela compra de gasolina em um clima
mais frio. Pensando localmente, pode-se
concluir que é mais econômico comprar
gasolina durante as primeiras horas da
manhã, quando a temperatura é mais
baixa.
Como você deve ter desconfiado, o caso
não é bem assim. Bombas de gasolina
compensam a variação de densidade
que ocorre devido à temperatura, e
ao fazê-lo, elas medem a quantidade
(massa) de gasolina servida. No entanto,
um galão de gasolina fria vai ocupar
menos volume do que quando quente.
Em essência, a medição de um galão
de gasolina realmente se refere ao seu
volume a determinada temperatura (por
exemplo, 60 graus F). Sendo assim, esta
é realmente uma unidade de medição de
massa porque se refere ao fluxo de uma
substância específica a determinada
temperatura.
Voltando ao questionário, não vamos ser
tão apressados com as três primeiras
perguntas. Eles podem não estar
incompletas!

19
PARTE 3.1
(Medição de Vazão – Parte 3.1)
Na parte 3, foi tratado o uso de unidades
volumétricas (como galões) para
deduzir a massa quando a composição
e a temperatura são conhecidas. O
exemplo dado foi o de comprar um
galão de gasolina em clima quente e
clima frio. A afirmação foi que um litro
de gasolina comprado em clima quente
ou frio pode ter diferentes tamanhos,
devido à diferente temperatura dos dois
climas, mas que suas massas devem ser
iguais, porque o medidor de vazão de
venda a varejo possui compensação de
temperatura.
Uma quantidade de e-mails
questionando essa afirmação e uma
investigação posterior resultaram
na descoberta interessante de que,
nos Estados Unidos, os medidores
de vazão dos postos de combustível
não são equipados com sistema de
compensação de temperatura, como os
são os do Canadá. Em outras palavras,
tanto o volume medido (nos EUA) quanto
o volume medido e corrigido em função
da temperatura medida (no Canadá) são
usados para deduzir a massa.
Considere a seguinte análise geral:
1. Há uma grande diferença na
temperatura do ar em climas quentes
e frios. Além disso, podem existir
grandes flutuações de temperatura
do ar entre o dia e a noite, em
determinado local.
2. Há uma diferença significativa
entre as temperaturas do solo
em climas quentes e frios. No
entanto, em determinado local, são
muito pequenas as flutuações de
temperatura do solo entre o dia
e a noite. Em determinado local,
as flutuações de temperatura do
solo entre verão e inverno são,
relativamente, pequenas.
3. A gasolina é quente quando sai da
refinaria, mas esfria no transporte até
o tanque subterrâneo do posto. Em
função do tempo de permanência no
tanque, a temperatura da gasolina
aproxima-se da temperatura do solo.
4. A calibração do medidor de vazão é
feita utilizando pesos-padrão, o que
implica uma calibração de massa.
Essas declarações significam que,
apesar das amplas flutuações de
temperatura do ar, a temperatura da
gasolina bombeada através do medidor
de vazão deve ser, aproximadamente,
igual à temperatura do solo. Uma vez
que a temperatura do solo não flutua
muito, a variação da temperatura da
gasolina é pequena durante todo o ano,
de modo que a massa de um galão
de gasolina saída de um determinado
tanque não deve variar muito ao longo do
ano. Seguindo essa lógica, a massa de
um galão de gasolina vendido no Alasca
deve ser igual à de um galão de gasolina
vendido em Nevada.
As flutuações na temperatura da
gasolina provocam alterações em sua
densidade. A magnitude com que essas
alterações afetam a exatidão da medição
pode ser quantificada com uma análise
de incerteza, a fim de determinar se
a compensação de temperatura foi
apropriada.
Provavelmente, uma análise de incerteza
dessa medição pode revelar um número
de fontes de incerteza de medição, tais
como os efeitos da temperatura do ar
ambiente, a temperatura da gasolina ao
sair da refinaria, o tempo de transporte
da refinaria até o tanque, a temperatura
do solo, o nível do tanque antes do
enchimento, o volume de gasolina
na tubulação do medidor de vazão, a
temperatura da tubulação do medidor
de vazão, a frequência de uso e as
mudanças de composição. No mínimo,
essa análise, provavelmente, revelaria
que o consumidor não seria aconselhado
a comprar gasolina de um tanque que
acabou de ser enchido com gasolina
quente. Uma análise detalhada pode
revelar outros problemas significativos.
Enquanto isto representa, talvez, mais
informações do que a gente gostaria de
saber sobre o assunto, essa exposição
demonstra, claramente, a necessidade
de compreender o processo – e que o
mesmo processo pode ser diferente em
diferentes locais. Às vezes, nem sempre
é tão fácil assim.
PARTE 3.2
(Medição de Vazão – Parte 3.2)
Uma breve revisão – Na parte 3,
tratamos da medição de fluxo de
massa, de vazão volumétrica e da
medição inferida de vazão mássica.
A mensuração da gasolina foi dada
como um exemplo da mensuração
deduzida de vazão mássica (utilizando
unidades volumétricas). Os comentários
resultaram na parte 3.1, que abordou
algumas questões relacionadas a
medições da gasolina no posto de
abastecimento. Isso provocou uma
enxurrada de comentários sobre como a
gasolina é medida na bomba.
Esse problema tenta ligar todos os
comentários, de modo que você pode
ficar meio perdido se não tiver lido as
edições anteriores.
As bombas de gasolina nos EUA medem
o volume e são calibradas por meios
volumétricos. Em outras palavras, são
verdadeiros dispositivos volumétricos –
que medem o volume e indicam galões.
Até mesmo o New York Times ofereceu
conselhos ao consumidor sobre isso
quando disse ... Compre gasolina
durante o período mais fresco do dia
– de manhã cedo ou tarde da noite –,
enquanto a gasolina é mais densa ...
(New York Times, 24 de setembro de
2001, Empowered II, Gestão de Energia
Inteligente, Um carro limpo é um carro
eficiente, página 7).
As bombas de gasolina no Canadá
medem o volume. Este volume é, então,
compensado em função da temperatura
real para indicar o volume da gasolina,
como se fosse uma determinada
temperatura. O volume compensado
é uma medição de massa inferida.
Suspeito (mas não tenho certeza) que
essas bombas são calibradas por meios
volumétricos que são compensados
em função da temperatura. Em outras
palavras, são dispositivos de medição
inferida da massa e são calibrados como
tais – medem o volume e indicam litros
(com compensação de temperatura).
TUTORIAL SOBRE VAZÃO (continuação)

20
No Canadá, a massa inferida da gasolina
adquirida deve ser a mesma (de acordo
com as limitações do equipamento),
independentemente da temperatura
da gasolina. Note-se, contudo, que as
diferenças de composição (e aditivos)
podem fazer com que a densidade, sob
determinada temperatura, difira de seu
valor nominal. Como exemplo, o aumento
de 1% na densidade da gasolina em
relação a seu valor nominal não afeta
o volume efetivo medido, mas fará com
que a medição inferida da massa venha
a ser 1% menor que a vazão mássica
real.
Comentários a respeito das respostas de
alguns leitores são os seguintes:
Um leitor perguntou se as primeiras
horas da manhã seria o momento em
que a temperatura da gasolina estaria
mais baixa em um tanque subterrâneo.
O atraso térmico em tanques de
armazenamento subterrâneo de gasolina
é um problema, mas pode não ser
significativo. Para uma aula de ciências,
minha filha mediu as temperaturas 1
metro acima e um metro abaixo do
solo no outono/inverno (na área de
Nova Iorque). Lembro-me de que a
temperatura do solo variou apenas entre
1 a 2°C ao longo de alguns meses. A
temperatura acima do solo mudou 20°C
(ou mais?) ao longo do mesmo período.
Esse assunto pode ser significativo para
os tanques de armazenamento acima
do solo (como sugerido por outros
leitores). Note-se, no entanto, que encher
o tanque pode provocar efeitos maiores
(transitórios) causados por questões
como a quantidade e a temperatura
da gasolina antes do enchimento e a
quantidade e temperatura da gasolina
acrescentada.
Não poder vender gás natural
comprimido medido com um medidor
de vazão mássica Coriolis em kg ou
lbm (libras massa) porque não foi
considerado comerciável para o público
demonstra a resistência à mudança.
A propósito, quando a gasolina será
vendida por kg ou por lbm – ou melhor
ainda, por BTU ou por Joule (conforme
sugerido por outro leitor)? Temos a
impressão de que isso não deverá
ocorrer em breve.
Os comentários e as observações sobre
compensar a medição foram divertidos.
A nossa sociedade permite que as
pessoas (razoavelmente) ajam no seu
próprio interesse. Comprar um produto
com menos dinheiro é, claramente, do
interesse do próprio comprador. (Às
vezes, os engenheiros chamam isso
de problema de otimização, mas
não vamos considerar isso agora.)
Comentários sobre como compensar o
sistema foram inevitáveis.
O ponto de segurança referente
à expansão da gasolina provocar
explosões e incêndios (depois de
encher novamente um tanque de
gasolina em um clima frio e, em seguida,
estacionamento em uma garagem
aquecida) é importante. Praticamente
tudo é potencialmente perigoso – até
mesmo uma pequena poça de água que
se transforma em gelo...
FTB795
FTB794
FTB791
FTB792
FTB793
Todos os
modelos estão
em tamanho
inferior ao real.
Reproduzido com permissão da Spitzer and
Boyes, LLC

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