Este documento fornece um resumo de uma aula sobre medição de vazão. Ele discute conceitos como vazão e regimes de escoamento, técnicas de medição como medidores de quantidade e volumétricos, e exemplos de aplicações como ventilação e hidroelétricas. Experiências práticas de medição de vazão foram realizadas usando equipamentos como rodas de pás, tubos de Pitot e Venturi na miniplanta de controle de processo.

1. Instrumentação Básica
Aula 9
Vazão
Técnico Integrado Semestral
Período: 2012-1
Prof.: Guilherme P. Colnago

2. Assuntos
Aplicações
Conceitos
Medição de Vazão
Experiências

3. Assunto
Aplicações

4. Aplicações
Ventilação Engarrafamento
Medição de consumo

5. Aplicações
Vazão em hidroelétricas

6. Aplicações
Aerodinâmica: medição da vazão para calcular a velocidade.

7. Aplicações

8. Aplicações
Medição e controle de vazão para fabricação de produtos

9. Aplicações
Minerioduto Aqueduto
Oleoduto Gasoduto

10. Assunto
Conceitos

11. Conceitos
Vazão
Volume de fluido que passa por uma determinada seção de uma
tubulação (ou local), por unidade de tempo. Corresponde à taxa
de escoamento de algum material transportado por unidade de
tempo.
Unidade (SI): m3/s.
Outras: LPM (L/min), m3/hora, GPM (galões/min), etc.
Q = V / Δt = v . A
Q = vazão (m3/s);
V = volume escoado (m3);
Δt = tempo (s).

12. Conceitos
Vazão
No caso de gases e vapores, a vazão instantânea pode ser expressa
em kg/h ou m3/h.
Vazão também pode ser usada para indicar fluxo de sólidos.
Ex.: pelotas de ferro, grão, areia, etc.
Nesses casos é mais comum usar unidades relacionadas ao fluxo de
massa por tempo.
Ex.: kg/s, kg/min, ton/h, lb/s, etc.

13. Conceitos
Especificações
Quando se mede a vazão em unidades de volume, devem ser
especificadas as "condições base" consideradas.
Líquidos: indicar que a vazão ocorre "nas condições de operação",
i.e., 0 °C, 20 °C, ou outro valor.
Gases: indicar a vazão em Nm3/h = metros cúbicos normais (padrão
normalizado) por hora, à 0 °C e à pressão atmosférica. Outra forma
é em SCFM = pés cúbicos normais por minuto, à 60°F e 14,696 psia
(1atm).
Nota: psia = psi absoluto, ou seja, pressão medida considerando a
atmosférica.

14. Assunto
Medição de Vazão

15. Medição de Vazão
Tipo de Medidores de Vazão
Existem dois tipos de medição: medidores de quantidade e medido-
res volumétricos.
1. MEDIDORES DE QUANTIDADE
Indica a quantidade de material que passou de um instante inicial
até o presente (quantidade absoluta).
Uso: bombas de gasolina, hidrômetros, balanças industriais e etc.
1.a) Quantidade por pesagem: utilizados para medição de sólidos.
Ex.: balanças.
1.b) Quantidade volumétrica: volume total de material transferida no
período.
Ex.: disco nutante, pistão rotativo oscilante, pistão alternativo, pás,
engrenagem e etc.

16. Medição de Vazão
Tipo de Medidores de Vazão
2. MEDIDORES VOLUMÉTRICOS
Indica a vazão por unidade de tempo (vazão instantânea).
Medição por Pressão Diferencial: elementos primários são colocados
na tubulação.
Funcionamento
Aumentam a velocidade do fluído através da redução da seção
onde ele passa  isso provoca uma queda de pressão.
Através da medição da variação de pressão antes (alta) e depois
(baixa), calcula-se a vazão.
Problema: perda de carga (redução da intensidade do fluxo).
Ex.: placa de orifício provoca a maior perda de carga de 40% a 80%
da pressão original.

17. Medição de Vazão
Regime de Vazão
•Regime Laminar
Escoamento do fluido em forma de “lâminas”. A diferença das
velocidades é grande.
•Regime Turbulento
Velocidade mais uniforme, com pequena diferença entre os pontos.

18. Medição de Vazão
Algumas técnicas de medição
1 – por Área variável
2 – por Pressão diferencial
3 – por Arrasto
4 – por Deslocamento positivo
5 – por Turbina
6 – por Variação Térmica
7 – por Ultrassom
9 – Eletromagnética
10 – por Geração de vórtices
11 – por Força de Coriolis

19. Medição de Vazão
Área variável
Rotâmetro

20. Medição de Vazão
Pressão diferencial
Medidor genérico

21. Medição de Vazão
Pressão diferencial
Tubo de Venturi

22. Medição de Vazão
Pressão diferencial
Tubo de Pitot
 Mostrar animação

23. Medição de Vazão
Pressão diferencial
Placa de orifício
Bocal

24. Medição de Vazão
Pressão diferencial
Tubo Dall

25. Medição de Vazão
Pressão diferencial
Annubar – usa tubo de Pitot para medir vazão de gás em tubos.

26. Medição de Vazão
Arrasto
Target (alvo)

27. Medição de Vazão
Deslocamento positivo
Rodas (engrenagens) ovais

28. Medição de Vazão
Deslocamento positivo
Disco nutante

29. Medição de Vazão
Turbina

30. Medição de Vazão
Turbina

31. Medição de Vazão
Variação Térmica
Filamento quente

32. Medição de Vazão
Ultrassom  Mostrar animação
Por tempo de “trânsito” (ida e volta)
Por efeito Doppler

33. Medição de Vazão
Eletromagnética
Baseado na Lei de Faraday.
Um fluido condutor que se
move dentro de um campo
magnético produz um tensão
induzida – proporcional à
intensidade do campo,
comprimento e velocidade do
condutor.
 Mostrar animação

34. Medição de Vazão
Geração de vórtices
Um fluido ao ultrapassar um
obstáculo à uma velocida-
de mínima, forma vórtices.
Devido ao formato especial
do obstáculo, a frequência
dos vórtices é proporcional
à velocidade de
escoamen-to e
independente da pressão,
temperatura, densidade e
viscosidade.

35. Medição de Vazão
Força de Coriolis  Mostrar animação
Baseado no efeito Coriolis para medir a quantidade de massa que
se move dentro da tubulação.
O fluido se desloca pelo tubo em U, que vibra na direção perpendi-
cular ao fluxo. O fluido em movimento interage com a vibração
devido a força de Coriolis, causando a torção do tubo. Quanto
maior a deformação, maior o fluxo.

36. Assunto
Experiências

37. Experiências
Experiência na miniplanta Amatrol de Controle Processo
Medição de fluxo com na miniplanta Amatrol (Manual 12):
•Paddlewheel (roda de pás)  Manual 9
•Tubo de Pitot
•Placa de orifícios
•Tubo de Venturi

38. Fim
Prof.: Guilherme P. Colnago
Dúvidas: gpcolnago@ifes.edu.br