1. O documento discute vários tipos de medidores de vazão e suas aplicações. 2. São descritos medidores que medem vazão usando pressão diferencial, turbinas, magnetismo, deslocamento positivo, efeito Coriolis e ultrassom. 3. O documento fornece detalhes técnicos sobre o funcionamento de cada tipo de medidor e suas vantagens e limitações.

1. MEDIÇÃO
DE
VAZÃO
GEINP/GEIN-N
REINALDO SERFATY
MAT. 033202.0
TEL : 861-2304 OU 861-6443
REVISÃO 01 - 16/08/96

2. ÍNDICE
ASSUNTO pág.
I- MEDIÇÃO DE VAZÃO 1
1- Introdução 1
2- Conceito de vazão 1
3- Vazão em tubulação 1
4- Tipos de vazão 2
5- Distúrbios na medição 5
6- Medidores de vazão 7
7- Seleção e aplicação dos medidores 9
8- Desempenho de um instrumento 14
9- Erros da medição 25
10- Calibração dos instrumentos 32
11- Padrões 38
II- SISTEMA COM PRESSÃO DIFERENCIAL 44
1- Elementos do sistema 44
2- Placa de orifício 45
3- Sensores de pressão diferencial 51
III- TURBINA MEDIDORA DE VAZÃO 57
1- Introdução 57
2- Turbina padrão integral 57
IV- MEDIDOR MAGNÉTICO DE VAZÃO 71
1- Introdução 71
2- Relações matemáticas 71
3- Conceito 72
4- Elemento primário 72
5- Elemento secundário 74
6- Conector tubo-transmissor 75
7- Instrumento receptor 75

3. 8- Classificação dos medidores 75
9- Características e aplicações 76
10- Vantagens e limitações 78
11- Conclusão 79
V- MEDIDOR DE VAZÃO DESLOCAMENTO POSITIVO 80
1- Introdução 80
2- Princípio de funcionamento 80
3- Características e aplicações 81
4- Tipos de medidores 81
5- Vantagens e desvantagens 84
6- Conclusão 84
VI- MEDIDOR DE VAZÃO CORIOLIS 85
1- Introdução 85
2- Relações matemáticas 85
3- Calibração 86
4- Medidor industrial 87
5- Características 88
6- Aplicações 88
7- Critérios de seleção 88
8- Limitações 88
9- Conclusão 89
VII- MEDIDOR DE VAZÃO ULTRA-SÔNICO 90
1- Introdução 90
2- Tipo diferença de tempo 90
3- Tipo diferença de freqüência 90
4- Efeito Doppler 91
ANEXO I - MEDIDOR ULTRA-SÔNICO CONTROLOTRON 93

4. ANEXO II - VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS MEDIDORES 101
ANEXO III- PROCEDIMENTOS E CUIDADOS QUE DEVEM SER TOMADOS COM
MEDIDORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO
108
ANEXO IV- HISTÓRICO DA MEDIÇÃO NA E&P BACIA DE CAMPOS 112
ANEXO V- ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 119
ANEXO VI- SELECIONANDO O MEDIDOR CORRETO 155

5. I - MEDIÇÃO DE VAZÃO
1- Introdução
A medição da vazão é essencial a todas as fases da manipulação dos fluidos, incluindo a produção, o
processamento, a distribuição dos produtos e das utilidades. Ela está associada com o balanço do processo e está
diretamente ligada aos aspectos de compra e venda dos produtos.
A medição confiável e precisa requer uma correta engenharia que envolve a seleção do instrumento de
medição, a sua instalação, a sua operação, a sua manutenção e a interpretação dos resultados obtidos.
O conjunto formado pelo medidor e os trechos da tubulação antes e depois do medidor deve ser
considerado globalmente e não apenas o medidor isolado. Este conjunto pode incluir retificadores de vazão,
reguladores do perfil da velocidade, removedores de vórtices, filtros, tomadas de medições.
A vazão de fluidos é complexa e nem sempre sujeita à análise matemática exata. Diferente do sólido, os
elementos de um fluido vazando podem mover em velocidades diferentes e podem ser sujeitos a acelerações
diferentes.
2- Conceito de Vazão
Quando se toma um ponto de referência, a vazão é a quantidade do produto ou da utilidade, expressa em
massa ou em volume, que passa por ele, na unidade de tempo. A unidade de vazão é a unidade de volume por
unidade de tempo ou a unidade de massa por unidade de tempo.
A vazão volumétrica é igual ao produto da velocidade do fluido pela área da seção transversal da
tubulação.
A vazão mássica é igual ao produto da vazão volumétrica pela densidade do fluido . Na prática, como é
difícil a medição direta da densidade do fluido e a composição dos gases é constante, usam-se as medições da
temperatura e da pressão para inferir a densidade.
A partir da vazão volumétrica ou mássica pode-se obter a sua totalização, através da integral da vazão
instantânea.
Outra dificuldade apresentada na medição da vazão está relacionada com a grande variedade de fluidos
manipulados e com o elevado número de configurações diferentes. Por isso, é freqüente na medição da vazão o uso
de extrapolações e de similaridades geométricas, dinâmicas e cinemáticas entre os diferentes modelos.
3- Vazão em Tubulação
Em aplicações industriais de medição da vazão, o mais comum é se ter fluidos em tubulações fechadas.
O caminho mais empregado para transportar o fluido entre dois pontos da planta é a tubulação com seção circular.
O círculo fornece a maior resistência estrutural e apresenta a maior área transversal por unidade de superfície da
parede. Por isso, a não ser que seja dito diferente, as palavras tubo e tubulação sempre serão referidas a um conduite
fechado, com seção circular e com diâmetro interno constante.
Ocasionalmente são encontrados conduites com seção transversal não-circular ou tubulações com seção
circular porém não totalmente preenchidas pelo fluido. Quando se calcula o número de Reynolds, nestas situações,
utiliza se o conceito de raio hidráulico, que é a relação entre a área transversal da vazão e o perímetro molhado.
Muitas fórmulas empíricas propostas para a medição da vazão em tubo são muito limitadas e podem ser
aplicadas apenas quando as condições reais do processo se aproximam das condições do laboratório.
Para transferir o fluido de A para B, coloca-se uma tubulação ligando os, dois pontos e instala-se uma
bomba nesta tubulação. Por causa do atrito entre o fluido móvel e a tubulação fixa, o fluido deve ser pressurizado,
para que escoe. Ou seja, para haver vazão do fluido através da tubulação, a pressão na saída da bomba deve ser
maior que a pressão na entrada do tanque B. Esta diferença de pressão produz a força que faz o fluido escoar através
da tubulação. O fluido atinge um equilíbrio ou fica em vazão de regime permanente quando a força requerida para
movê-lo através da tubulação é igual a força produzida pela diferença de pressão.
Vários parâmetros influem na queda de pressão ao longo da tubulação: o seu comprimento, o seu
diâmetro interno, a velocidade , a densidade e a viscosidade do fluido que se move através da tubulação e o atrito
provocado pela rugosidade da parede interna da tubulação no fluido. Existem equações teóricas e experimentais
relacionando todos estes parâmetros.
A espessura da parede da tubulação, determinada pelo schedule do tubo, pode variar substancialmente
para um determinado diâmetro da tubulação, enquanto o diâmetro externo permanece constante. Como

6. conseqüência, o diâmetro interno pode variar e por isso há ábacos e tabelas na literatura técnica para a sua obtenção.
Em geral, quando o número do schedule aumenta, a espessura da parede aumenta e o diâmetro interno diminui.
Para um fluido ideal, sem atrito, a velocidade da vazão adjacente a superfície limitante é a mesma. Na
realidade, a adesão entre o fluido e as superfícies da parede tendem a fazer a velocidade do fluido igual a velocidade
da superfície do corpo. Para uma pequena distância da superfície a velocidade aumenta com a distância em uma
taxa rápida por causa da viscosidade dentro do fluido. A vazão nesta camada fina é laminar. Esta camada fina é
conhecida como a camada laminar limístrofe.
Há então uma zona de transição, onde os limites são indefinidos e além do qual a vazão é totalmente
turbulenta. Mais distante da superfície, o efeito da superfície desaparece e a vazão não é perturbada. A camada
entre o campo laminar e o perturbado é conhecida como a camada de limite da turbulência. Os efeitos da
viscosidade são mais pronunciados próximo da parede ou do corpo sólido e diminui rapidamente com a distância da
superfície limite.
4- Tipos de Vazão
A vazão pode ser classificada de muitos modos, tais como laminar ou turbulenta, ideal ou real,
compressível ou incompressível, homogênea ou com mais de uma fase, viscosa ou sem viscosidade, regime estável
ou instável, rotacional ou irrotacional, isentrópica, adiabática, isotérmica ou pode ter designação de cientistas, tais
como vazão de Couette, de Rayleigh, de Stokes.
Para cada vazão, há hipóteses simplificadoras e as correspondentes equações permitem a análise. As
simplificações se referem à viscosidade, densidade, pressão, temperatura, compressibilidade e energia em suas
diferentes formas. Sempre há aspectos teóricos e informações experimentais.
Em qualquer situação existem três condições:
1. a lei de Newton do movimento se aplica para cada partícula em cada instante;
2. a equação da continuidade é válida;
3. nas paredes do tubo, a componente normal da velocidade é igual à velocidade do tubo. Para o fluido real, a
componente tangencial da velocidade do fluido na parede é zero, em relação à parede.
4.1- Vazão Ideal ou Real
O fluido ideal não tem viscosidade e por isso não pode haver movimento rotacional das partículas em
torno de seus centros de massa e nem tensão de cisalhamento. A vazão de um fluido sem viscosidade é chamada de
vazão ideal e pode ser representada por uma única vazão resultante. A vazão ideal é irrotacional. Na vazão ideal as
forças internas em qualquer seção são sempre perpendiculares a seção. As forças são puramente forças de pressão.
Tal vazão é aproximada e nunca é conseguida na prática.
A vazão de um fluido viscoso é chamada de vazão real. Vazão viscosa e vazão real são sinônimos.
Todos os fluidos reais possuem algum grau de viscosidade.
4.2- Vazio Laminar ou Turbulenta
A vazão laminar é assim chamada por que todas as partículas do fluido se movem em linhas distintas e
separadas. As partículas do fluido se movem em linhas retas paralelas ao eixo da tubulação, de modo ordenado. A
ação é como se as lâminas do fluido escorregassem relativamente entre si. No caso da vazão laminar em uma
tubulação circular, a velocidade adjacente a parede é zero e aumenta para um máximo no centro do tubo. O perfil
da velocidade é uma parábola e a velocidade média da vazão volumétrica é a metade da velocidade máxima no
centro.
A vazão laminar é governada pela Lei de Newton da viscosidade. Ela pode ser considerada como a vazão
em que toda a turbulência é amortecida pela ação da viscosidade. Por isso, os termos vazão laminar e vazão viscosa
são equivalentes.

7. A vazão laminar é caracterizada por um movimento suave e contínuo do fluido, com pouca deformação.
A vazão laminar é conseguida de vários modos: fluido com pequena densidade, movimento em baixa velocidade,
pequenos tamanhos dos corpos como os microrganismos nadando no mar ou fluido com alta viscosidade, tais como
os óleos lubrificantes. A vazão laminar ocorre para vazões com Re menor que 2.000.
Um modo experimental de verificar quando um fluido está em vazão laminar é introduzir um filamento
fino de um líquido colorido na vazão do fluido, através de um tubo de vidro. As trajetórias de todas as partículas do
fluido serão paralelas as paredes do tubo e portanto o líquido se move em uma linha reta, como se estivesse dentro
de um tubo fino mergulhado no fluido. Este estado da vazão depende da viscosidade, da densidade e da velocidade
do fluido. Quando se aumenta a velocidade, a vazão continua laminar até se atingir um valor crítico, acima do qual,
o líquido colorido começa a se dispersar e misturar com o fluido vazante. Neste ponto, as partículas do líquido
colorido não são mais paralelas as paredes do tubo mas sua velocidade possui componentes transversais. Esta forma
de vazão é chamada de turbulenta.
Na vazão turbulenta não se tem linhas de vazão distintas mas o fluido consiste de uma massa de
redemoinhos. As partículas não seguem a mesma trajetória. O perfil de velocidade mostra a velocidade máxima
também no centro, mas a velocidade próxima das paredes da tubulação é igual a metade da máxima velocidade. O
perfil é mais chato para um tubo liso do que para um tubo rugoso.
Fig. 2. Vazão turbulenta
Erroneamente se pensa que é mais fácil medir .vazões laminares. Na prática industrial e na natureza, a
maioria das vazões é turbulenta e muitos medidores só conseguem medir vazões com número de Reynolds acima de
um determinado limite, tipicamente de 104.
4.3- Vazão Estável ou Instável
A vazão estável, também chamada de vazão em regime, é aquela conseguida quando, em qualquer ponto,
a velocidade de partículas sucessivas do fluido é a mesma em períodos sucessivos de tempo (∂ v/∂ t = 0 ). Na
vazão estável a velocidade é constante em relação ao tempo, mas pode variar em diferentes pontos ou com relação à
distância (∂ v/∂ t ≠ 0 ). Na vazão estável a velocidade é constante com o tempo, e por isso as outras variáveis
(pressão, densidade) também não variam com o tempo.
Obtém-se vazão estável somente quando a profundidade, inclinação, velocidade, área da seção transversal
da tubulação são constantes ao longo do comprimento da tubulação. A vazão estável é obtida somente com a vazão
laminar. Na vazão turbulenta há flutuações continuas na velocidade e na pressão em cada ponto. Porém, se os
valores flutuam em torno de um valor médio constante, de modo simétrico, a vazão pode ser considerada estável.
Na vazão estável, as condições são usualmente constantes no tempo, embora, em determinado momento, elas não
sejam necessariamente as mesmas em seções diferentes.
Na vazão instável, a velocidade varia com o tempo (∂ v/∂ t ≠ 0 ) e como conseqüência, as outras
condições (pressão, densidade, viscosidade) também variam em relação ao tempo. Depois de muito tempo, a vazão

8. instável pode se estabilizar ou ficar zero. Esta variação da vazão pode ser lenta, como resultado da ação de uma
válvula de controle proporcional ou pode ser rápida, como o resultado do fechamento repentino, que pode produzir
o fenômeno conhecido como golpe de aríete ou martelo d'água. A vazão instável acontece também quando se tem a
vazão de um reservatório para outro, em que o equilíbrio é conseguido somente quando os dois níveis se igualam.
A vazão instável também inclui o movimento periódico ou cíclico, tal como o das ondas do mar ou o
movimento do mar em estuários e outras oscilações. A diferença entre tais casos e a vazão média de regime em
vazões turbulentas é que os desvios da média da vazão instável e a escala de tempo são muito maiores.
4.4- Vazão Uniforme e Não-uniforme
Tem-se uma vazão uniforme quando o valor e a direção da velocidade não mudam de um ponto a outro
no fluido, ou seja, a velocidade não varia com a distância percorrida (∂ v/∂ t = 0). Na vazão uniforme, as outras
variáveis do fluido (pressão, densidade, viscosidade) também não variam com a distância.
A vazão de líquidos sob pressão através de tubulações longas com diâmetro constante é uniforme, com a
vazão estável ou instável.
Ocorre a vazão não-uniforme quando a velocidade, profundidade, pressão ou densidade do fluido varia de
um ponto a outro na vazão (∂ v/∂ t ≠ 0 ). A vazão em um tubo com seção variável é não-uniforme.
4.5- Vazão Volumétrica ou Mássica
Os medidores industriais podem medir a vazão volumétrica (volume/tempo) ou mássica (massa/tempo).
A massa, junto com as unidades de comprimento e de tempo, constitui a base para todas as medidas
físicas. Como um padrão fundamental de medição, a unidade de massa não é derivada de nenhuma outra fonte. As
variações de temperatura, pressão, densidade, viscosidade, condutividade térmica ou elétrica não afetam a massa do
fluido cuja vazão está sendo medida. Por exemplo, em determinadas temperaturas e pressões, a água é sólida,
líquida ou gás. Qualquer que seja o estado da água, porém, 1,0 quilograma de massa de água, gelo ou vapor
permanece exatamente 1,0 quilograma.
Atualmente, já é disponível comercialmente medidores diretos de vazão mássica, como o tipo Coriolis, o
termal e o medidor com dois rotores. Como a massa do fluido independe de medições de outras variáveis do
processo, como pressão, temperatura ou densidade, a medição da vazão mássica é mais vantajosa que a medição da
volumétrica, na maioria das aplicações. Porém, em sistemas envolvendo tanques de armazenagem, é essencial que
seja medida a vazão volumétrica.
A maioria dos medidores industriais mede a velocidade e infere a vazão volumétrica do fluido. A partir
da velocidade e da área da seção transversal da tubulação tem-se a vazão volumétrica. Como o volume do fluido
compressível depende .umbilicalmente da pressão e da temperatura, deve-se conhecer continuamente os valores da
pressão e da temperatura para que o valor do volume tenha significado prático. Como a pressão estática e a
temperatura do processo variam continuamente, para compensar estes desvios dos valores padrão de projeto,
medem-se a pressão e a temperatura e fazem-se as correções, obtendo-se a vazão volumétrica compensada. Na
prática, a maioria das medições de vazão de líquidos não tem nenhuma compensação, a minoria das vazões de
líquidos possui apenas compensação da temperatura. A maioria absoluta das vazões de gases necessita da
compensação da pressão e da temperatura, uma minoria reduzida não faz qualquer compensação e algumas
aplicações requerem ainda a medição e compensação da densidade, além das medições de pressão e temperatura.
Há aplicações onde se mede a temperatura e usa o seu valor para compensar a variação provocada simultaneamente
no volume e na densidade do fluido.
4.6- Vazão Incompressível e Compressível
Na vazão incompressível o fluido se move com a densidade constante. Nenhum fluido é verdadeiramente
incompressível, desde que até os líquidos podem variar a densidade quando submetidos à altíssima pressão. Na
prática, para fluidos com número de Mach menor que 0,3 a vazão pode ser considerada incompressível. É quase
impossível se atingir a velocidade de líquido de 100 m/s, por causa da altíssima pressão requerida. Por isso o
líquido é considerado incompressível.
A diferença essencial entre um fluido compressível e um incompressível está na velocidade do som. Em
um fluido incompressível a propagação da variação da pressão é praticamente instantânea; em um fluido
compressível a velocidade é finita. Um pequeno distúrbio se propaga na velocidade do som.
Quando a velocidade do fluido se iguala a velocidade do som no fluido, a variação da densidade (ou do
volume) é igual a variação da velocidade. Ou seja, grande variação da velocidade, em vazão de alta velocidade,
causa grande variação na densidade do fluido.

9. 4.7- Vazão monofásica e bifásica
Nenhum medidor de vazão pode distinguir entre um líquido puro e um líquido contendo ar ou gás
entranhado. O gás entranhado pode resultar em uma medição com grande erro, mesmo com pequenas quantidades
de gás. Quando se tem um medidor construído para medir líquido e há gases em suspensão ou quando se tem um
medidor para gases e há condensado ou líquido entranhado, há erros grosseiros de medição. Para se ter medições
com erros mínimos devem se instalar eliminadores de gás para garantir que não há nenhum gás entranhado no
líquido medido.
Os eliminadores de ar reduzem a velocidade do fluido em uma câmara para dar tempo aos gases
escaparem antes de reentrar na tubulação. Quando o gás se acumula, o nível do líquido cai, baixando uma bóia que
abre um “vent” para liberar o gás do eliminador. É importante que seja mantida uma pressão de retomo na saída
suficiente para garantir uma vazão de descarga correta do gás.
Atualmente há desenvolvimento de medidores para a indústria de petróleo para medir e distinguir as
vazões de diferentes fases.
As vazões com duas fases ocorrem quando há instabilidade e turbulências na tubulação e dependem das
velocidades dos fluidos. As mais freqüentes são:
1. Vazão de bolha (bubble) quando há bolhas de gás dispersas através do líquido.
2. Vazão plug, quando há grandes bolhas de gás na fase líquida.
3. Vazão estratificada quando há uma camada de líquido abaixo de uma camada de gás
4. Vazão ondulada que é parecida com a vazão estratificada porém a interface é ondulada devido a altas
velocidades.
5. Vazão anular quando há um filme líquido nas paredes internas com gás no centro.
6. Vazão spray com gotas de líquido dispersas no gás.
5- Distúrbios na Medição
A precisão estabelecida para a medição da vazão é baseada na vazão de regime de um fluido newtoniano,
homogêneo, com uma única fase, com um perfil de velocidade constante, com o coeficiente de descarga obtido em
uma tubulação com extenso trecho reto.
Os desvios destas condições de referência afetam a medição e o medidor, desde a introdução de erros de
polarização até a destruição total do elemento sensor de vazão.
5.1- Cavitação
Pode se ferver o líquido de dois modos distintos:
• aumentando a sua temperatura e mantendo constante a sua pressão;
• diminuindo a sua pressão e mantendo constante a sua temperatura.
Por definição, a cavitação é a ebulição de um líquido causada pela diminuição da pressão, em vez de ser
provocada pelo aumento da temperatura. É a formação de cavidades cheias de vapor dentro do líquido, causada pela
despressurização do fluido em movimento, quando ele passa por alguma restrição e a pressão é reduzida a um valor
abaixo da pressão de vapor do fluido, sem variação da temperatura ambiente. Quando a pressão a jusante aumenta,
as cavidades de vapor formadas entram em colapso, gerando ondas de, choque internas que resultam em ruído e
danos materiais.
Os gases dissolvidos e as bolhas de gás nos líquidos fornecem os pontos nucleativos e estão presentes no
processo de formação da cavitação. Com concentrações de gases na faixa de 40 ppm os fluidos podem cavitar em
pressão estática mais elevada. Geralmente, a cavitação começa em mais alta pressão estática e menor velocidade em
tubulações com diâmetros maiores. Uma vez começada, a cavitação contínua em pressão estática maiores que a
pressão inicial.
A cavitação ocorre em um sistema quando a pressão se reduz suficientemente, ou por atrito, ou por
separação do fluido, ou por restrição apresentada por válvula, obstáculo, elemento de vazão gerador de pressão
diferencial. Mesmo em um sistema com tubulação bem projetado, pode aparecer a cavitação quando a válvula de
controle ou de alivio é aberta repentinamente.
Na medição de vazão com geração a pressão diferencial, tem se uma queda brusca da pressão após o
elemento primário. Quando a pressão da tubulação cai, aproximando se da pressão de vapor do líquido da linha,
começa a cavitação.

10. A cavitação depende da temperatura e da pressão estática da tubulação e da pressão de vapor do fluido.
A cavitação quando intensa pode destruir a tubulação, restringir a vazão, arruinar o elemento primário,
produzir vibrações nas estruturas e produzir níveis de ruído inaceitáveis.
O flashing ou flacheamento é um fenômeno análogo a cavitação. Há cavitação quando o líquido se
transforma em vapor, quando a pressão cai e depois, o vapor volta para o estado líquido, quando a pressão volta a
aumentar. No flacheamento, o líquido se transtorna em vapor e permanece vapor, pois a pressão recuperada ainda é
menor que a pressão de vapor do fluido.
A maioria dos problemas de cavitação ou flacheamento ocorre na medição de líquidos voláteis, com
vapores formados antes e depois do elemento primário ou de vapores que se acumulam na tubulação. Os vapores
podem ser eliminados pelo uso de selos ou purgas. A formação de vapores antes e depois do elemento primário
pode ser evitada pelo uso de seguinte:
• placa de orifício segmentar ou excêntrica em linhas horizontais;
• furo de dreno na placa de orifício, quando a quantidade vapor é pequena;
• instalação vertical, com o fluxo na direção ascendente.
A cavitação em medidores de vazão é geralmente remediada ou pelo aumento da pressão a montante ou a
jusante do medidor ou pela diminuição da temperatura do líquido para baixar suficientemente a sua pressão de
vapor.
Como a geração da cavitação e do flashing também pode ser devida ou facilitada pela presença de gases
no líquido, evita-se estes inconvenientes não permitindo a formação de vazão com duas fases.
5.2- Vazão Pulsante
Quando todas as variáveis associadas à vazão do fluido, tais como pressão, velocidade, densidade,
viscosidade, massa ou volume não se alteram ou variam muito lentamente (em relação à resposta de freqüência do
sistema de medição de vazão), a vazão está em regime permanente (steady). Se qualquer uma dessas variáveis
variar ciclicamente em relação ao .tempo, em um ponto da tubulação, a vazão é chamada de pulsante.
A vazão pulsante é geralmente causada por equipamentos reciprocantes ou rotativos, como compressores,
bombas ou turbinas e menos freqüentemente, por válvulas de alívio, líquidos que oscilam em uma pequena porção
de uma linha de gás ou vapor, bolhas e variações cíclicas da carga do processo.
O efeito da vazão pulsante é sentido como flutuações da pressão diferencial ou total, geralmente
detectáveis no ponteiro do indicador ou na pena do registrador. Quando a vazão está pulsante, o indicador de vazão
volumétrica dá uma leitura errada e com poucas exceções, o indicador i, apresenta uma vazão maior que a real.
5.3- Tubulação e Acessórios
A vazão em uma tubulação reta com seção circular sofre uma queda da pressão ao longo da linha, dada
pela equação de Darcy-Fanning ou de Darcy-Weisbach.
Há vários parâmetros da tubulação que influem na perda de carga da vazão: o material de que o tubo é
feito, o método de fabricação, o diâmetro, o tratamento da superfície e a idade da tubulação.
A utilização de trocadores de calor, válvulas, expansões, contrações, conexões, curvas, cotovelos e tês
provoca quedas adicionais da pressão.
a) Válvulas
As válvulas podem ser divididas em dois grupos principais, quando se considera a resistência a vazão:
• a válvula globo, que apresenta grande resistência a vazão usada para controle contínuo;
• a válvula com disco gaveta que representa uma pequena resistência e geralmente usada para abrir e fechar
totalmente. A maioria das válvulas se situa entre estes dois grupos.
b) Conexões
As principais conexões da tubulação são as uniões, os tês de separação, os cotovelos de deflexão, os
redutores e os expansores.
Normalmente, a queda de pressão provocada por estas conexões é dada por tamanhos equivalentes de
tubulação reta que causariam a mesma queda de pressão, sob as mesmas condições de vazão.
5.4- Golpe de Ariete

11. O golpe de ariete é um fenômeno que aparece e se propaga na tubulação causado pela variação brusca de
alguma seção ou pela abertura ou fechamento rápido de uma válvula. Ele é chamado também de martelo d'água.
Quando se corta rapidamente a vazão de um fluido aparece uma pressão elevada, no sentido contrário ao
da vazão.
Os efeitos elásticos da água e das paredes do tubo afetam as condições, amortecendo a pressão ao longo
da linha. As partes mais afetadas estão mais próximas a válvula. Estas partes são comprimidas e as paredes
adjacentes são expandidas pelo aumento de pressão provocado pelo fechamento.
O golpe de ariete é inconveniente porque pode destruir medidores de vazão, válvulas de controle e
bombas e pode ser útil no transporte de água através do carneiro hidráulico.
6- Medidores de Vazão
6.1. Sistema de Medição
Os medidores de vazão consistem de duas partes distintas, cada uma exercendo uma função diferente:
• elemento primário;
• elemento secundário.
O elemento primário está em contato direto com o fluido (parte molhada), resultando em alguma forma
interação. Esta interação pode ser a separação do jato do fluido, aceleração, queda de pressão, alteração da
temperatura, formação de vórtices, indução de força eletromotriz rotação de impellers, criação de uma força de
impacto, criação de momentum angular, aparecimento de força de Coriolis, alteração no tempo ,de propagação e
muitos outros fenômenos naturais.
O elemento secundário tem a função de medir a grandeza física gerada pela interação com a vazão do
fluido e transformá-la em volume, peso ou vazão instantânea. O elemento secundário é finalmente ligado a um
instrumento receptor de “display”, como indicador, registrador ou totalizador.
As condições para a instalação apropriada e a operação correta, os erros e as outras características do
elemento primário são independentes e diferentes das características do elemento secundário, de modo que eles
devem ser tratados separadamente. O elemento primário se refere especificamente à medição de vazão e o elemento
secundário se refere à instrumentação em geral. A placa de orifício é o elemento primário que mede a vazão
gerando uma pressão diferencial e será estuda aqui. O transmissor de pressão diferencial, que é o elemento
secundário associado a ela, será visto aqui muito superficialmente, para completar o estudo do sistema de medição.
Este mesmo transmissor pode ser usado em outras aplicações, para medir nível ou pressão manométrica.
O sistema de medição de vazão ainda inclui o instrumento de display que pode ser:
• indicador da vazão instantânea;
• registrador da vazão;
• totalizador da vazão acumulada em determinado período de tempo.
6.2. Classes de Medidores
As classificações dos medidores de vazão se baseia somente no tipo do elemento primário ou no princípio
físico envolvido.
Os medidores de vazão podem ser divididos em dois grandes grupos funcionais:
• medidores de quantidade;
• medidores de vazão instantânea.
Os medidores de vazão podem ser ainda classificados sob vários aspectos, como:
• relação matemática entre a vazão e o sinal gerado, se linear ou não-linear;
• tamanho físico do medidor em relação ao diâmetro da tubulação, igual ou diferente;
• fator K, com ou sem;
• tipo da vazão medida, volumétrica ou mássica;
• manipulação da energia, aditiva ou extrativa.
Obviamente, há superposições das classes; por exemplo, a medição de vazão por placa de orifício
envolve um medidor de vazão volumétrica instantânea, com saída proporcional ao quadrado da vazão, com diâmetro
total, sem fator K e com extração de energia. O medidor de deslocamento positivo com pistão reciprocante é um

12. medidor de quantidade, linear, com fator K, com diâmetro total e com extração de energia. O medidor magnético é
um medidor de vazão volumétrica instantânea, com fator K, diâmetro total e com adição de energia.
a) Quantidade ou Vazão Instantânea
No medidor de quantidade, o fluido passa em quantidades sucessivas, completamente isoladas, em peso
ou em volumes, enchendo e esvaziando alternadamente câmaras de capacidade fixa e conhecida, que são o elemento
primário. O elemento secundário do medidor de quantidade consiste de um contador para indicar ou registrar a
quantidade total que passou através do medidor.
O medidor de quantidade é, naturalmente, um totalizador de vazão. Quando se adiciona um relógio para
contar o tempo, obtém-se também o registro da vazão instantânea.
No medidor de vazão instantânea, o fluido passa em um jato contínuo. O movimento deste fluido através
do elemento primário é utilizado diretamente ou indiretamente para atuar o elemento secundário. A vazão
instantânea, ou relação da quantidade de vazão por unidade de tempo, é derivada das interações do jato e o elemento
primário por conhecidas leis físicas teóricas suplementadas por relações experimentais.
b) Relação Matemática Linear e Não-Linear
A maioria dos medidores de vazão possui uma relação linear entre a vazão e a grandeza física gerada.
São exemplos de medidores lineares: turbina, magnético, área variável, resistência linear para vazão laminar,
deslocamento positivo.
O sistema de medição de vazão mais aplicado, com placa de orifício é não linear. A pressão diferencial
gerada pela restrição é proporcional ao quadrado da vazão medida. Exemplo de outro medidor não-linear é o tipo
alvo, onde a força de impacto é proporcional ao quadrado da vazão.
A rangeabilidade do medidor, que é a relação entre a máxima vazão medida dividida pela mínima vazão
medida, com o mesmo desempenho é uma função inerente da linearidade. Os medidores lineares possuem a
rangeabilidade típica de 10:1 e os medidores com grandeza física proporcional ao quadrado da vazão possuem a
rangeabilidade de 3: 1.
Exemplos típicos de medidores de vazão não lineares: placa de orifício, venturi, bocal, target, calha
parshall (exponencial); medidores lineares: turbina, deslocamento positivo, magnético, coriolis, área variável.
c) Diâmetros Totais e Parciais do Medidor
Sob o aspecto da instalação do medidor na tubulação, há dois tipos básicos: com buraco pleno (full bore)
ou de inserção.
A maioria dos medidores possuem aproximadamente o mesmo diâmetro que a tubulação onde ele é
instalado. A tubulação é cortada, retira-se um carretel do tamanho do medidor e o instala, entre flanges ou
rosqueado.
Tipicamente o seu diâmetro é aproximadamente igual ao da tubulação e ele é colocado direto na
tubulação, cortando a tubulação e inserindo o medidor alinhado com ela. Esta classe de medidores é mais cara e
com melhor desempenho. Exemplos de medidores com diâmetro pleno: placa, venturi, bocal, turbina, medidor
magnético, deslocamento positivo, target, vortex.
A outra opção de montagem é através da inserção do medidor na tubulação. Os medidores de inserção
podem ser portáteis e são geralmente mais baratos porém possuem desempenho e precisão piores. Exemplos de
medidores: tubo pitot e turbina de inserção.
d) Medidores Com e Sem Fator K
Há medidores que possuem o fator K, que relaciona a vazão com a grandeza física gerada. A
desvantagem desta classe de medidores é a necessidade de outro medidor padrão de vazão para a sua aferição
periódica. São exemplos de medidores com fator K: turbina, magnético, Vortex.
O sistema de medição de vazão com placa de orifício é calibrado e dimensionado a partir de equações
matemáticas e dados experimentais disponíveis. A grande vantagem da medição com placa de orifício é a sua
calibração direta, sem necessidade de simulação de vazão conhecida ou de medidor padrão de referência.
e) Medidores Volumétricos ou Mássicos
A maioria dos medidores industriais mede a velocidade do fluido. A partir da velocidade se infere o
valor da vazão volumétrica (volume = velocidade x área). A vazão volumétrica dos fluidos compressíveis depende

13. da pressão e da temperatura. Na prática, o que mais interessa é a vazão mássica, que independe da pressão e da
temperatura.
Tendo-se a vazão volumétrica e a densidade do fluido pode-se deduzir a vazão mássica. Porém, na
instrumentação, a medição direta e em linha da densidade é difícil e complexa. Na prática, medem-se a vazão
volumétrica, a pressão estática e a temperatura do processo para se obter a vazão mássica, desde que a composição
do fluido seja constante.
Atualmente, já são disponíveis instrumentos comerciais que medem diretamente a vazão mássica. O mais
comum é o baseado no princípio de Coriolis.
f) Energia Extrativa ou Aditiva
Em termos simples, os medidores de vazão podem ser categorizados sob dois enfoques diferentes
relacionados com a energia: ou extraem energia do processo medido ou adicionam energia ao processo medido.
Como o fluido através da tubulação possui energia, sob várias formas diferentes, como cinética,
potencial, de pressão e interna, pode-se medir a sua vazão extraindo alguma fração de sua energia. Este enfoque de
medição envolve a colocação de um elemento sensor no jato da vazão. O elemento primário extrai alguma energia
do fluido suficiente para faze-lo operar.
A vantagem desta filosofia é a não necessidade de uma fonte externa de energia. Porém, o medidor é
intrusivo e oferece algum bloqueio a vazão, o que é uma desvantagem inerente a classe de medição.
Exemplos de medidores extratores de energia: placa de orifício, venturi, bocal, alvo, cotovelo, área
variável, pitot, resistência linear, vertedor, calha, deslocamento positivo, turbina e vortex.
O segundo enfoque básico para medir a vazão é chamado de energia aditiva. Neste enfoque, alguma
fonte externa de energia é introduzida no fluido vazante e o efeito interativo da fonte e do fluido é monitorizado
para a medição da vazão. A medição com adição de energia é não-intrusivo e o elemento primário oferece nenhum
ou pequeno bloqueio a vazão. Como desvantagem, é necessário o uso de uma fonte externa de energia.
Exemplos de medidores aditivos de energia: magnético, sônico, termal.
O número de medidores baseados na adição da energia é menor que o de medidores com extração da
energia. Isto é apenas a indicação do desenvolvimento mais recente destes medidores e este fato não deve ser
interpretado de modo enganoso, como se os medidores baseados na adição da energia sejam piores ou menos
favoráveis que os medidores baseados na extração da energia.
7. Seleção e Aplicação dos Medidores
Quanto maior o número de opções, mais difícil é a escolha. A seleção do medidor de vazão é uma tarefa
difícil e complexa, geralmente exigindo várias iterações para se chegar à melhor escolha. Para dificultar a escolha, a
vazão é a variável do processo industrial que possui o maior número de diferentes elementos sensores e de
medidores.
São disponíveis tabelas relacionando os tipos dos medidores e as suas aplicações ideais, aceitáveis e
proibidas. Porém, tais tabelas não são completas e não consideram todas as exigências e aplicações. Às vezes, elas
são apresentadas pelo suspeito fabricante de determinado medidor e relacionam imparcialmente as principais
vantagens do medidor especifico. A seleção do medidor é algo tão complicado que não deve-se limitar a uma tabela
bi-dimensional.
A seleção do medidor é feita em dois passos:
1. identificar os que medidores que sejam tecnicamente capazes de fazer a medição de vazão e que sejam
disponíveis em material adequado ao fluido manipulado;
2. selecionar a melhor escolha entre os disponíveis.
Pode-se, fazer um check-list das características chave que o medidor deve ter. Esta lista serve para
eliminar os medidores tecnicamente inadequados.
Para verificar se o medidor de vazão atende às especificações especiais como vazão reversa, vazão
pulsante, tempo de resposta, é necessário estudar as especificações de cada medidor em detalhe ou consultar os
respectivos fabricantes.
Embora os passos acima eliminem tecnicamente os medidores inadequados, eles não necessariamente
apontam um único medidor que seja tecnicamente adequado à aplicação. Um medidor pode possuir algumas das
características requeridas mas pode não ter a combinação de todas as características desejadas.
O tamanho da lista dos medidores tecnicamente adequados depende da complexidade da aplicação. Há
aplicação complexa onde um único medidor é aplicável: o medidor de relação cruzado é o único que pode medir um
líquido não condutor elétrico e altamente corrosivo com sólido em suspensão. Em aplicações simples, como a
medição de água limpa, podem se usar praticamente todos os medidores.

14. Para se estreitar a escolha, o técnico deve se concentrar nos motivos para a medição da vazão. Por
exemplo, a característica mais importante pode ser a alta precisão, a repetibilidade por longos períodos de tempo, o
baixo custo da instalação ou a facilidade de manutenção.
É essencial que as exigências sejam objetivamente especificadas, senão pode ser escolhido um medidor
utópico ou inexistente. Atualmente, existem medidores em desenvolvimento que ainda não são comercialmente
disponíveis, como medidores de vazão com duas fases.
Os parâmetros que devem ser considerados na escolha e na especificação do medidor de vazão são os
seguintes:
1. Dados da vazão
2. Custo
3. Função do instrumento
4. Desempenho
5. Geometria
6. Instalação
7. Fluido manipulado
8. Perda de pressão permanente
9. Tecnologia
7.1. Dados da Vazão
Antes da seleção do medidor de vazão mais conveniente e para qualquer medidor escolhido é mandatório
se ter todos os dados disponíveis da vazão de modo claro, confiável e definitivo. A vazão requer mais dados que a
temperatura e a pressão, pois devem ser conhecidas as condições e instalações do processo e do fluido medido.
É necessário o conhecimento dos seguintes dados da vazão :
1. o tamanho da linha a ser usada. Este dado pode ser usado como verificação do dimensionamento do medidor.
Nunca se poderá ter um medidor de vazão com diâmetro maior que o diâmetro da linha onde ele será montado.
Quando se obtém o diâmetro do medidor maior do que o da linha, geralmente há um erro relacionado com a
vazão máxima do processo, que está superdimensionada;
2. a faixa de medição vazão máxima, mínima e normal. A vazão é a variável de processo mais afetada pela
rangeabilidade, que é a habilidade do medidor operar desde vazão muito pequena até vazão muito elevada, com
o mesmo desempenho. A maioria dos erros de vazão é devida à medição de baixas vazões em um medidor
dimensionado para elevada vazão máxima;
3. a responsabilidade e a integridade do instrumento; se a aplicação é de simples indicação ou é de custódia (cobra
e venda de produto), se a falha do medidor compromete a segurança do processo;
4. o tipo de vazão se pulsante, constante, com golpe de ariete, turbulenta, laminar;
5. as características e tipo do fluido medido (líquido, vapor ou gás), qualidade do vapor (saturado ou
superaquecido), condições (sujeira, sólidos em suspensão, abrasividade), pressão estática, temperatura do
processo, perda de carga permissível, velocidade, número de Reynolds correspondente, densidade, viscosidade,
compressibilidade, peso molecular do gás ou do vapor e pressão de vapor do líquido.
6. os efeitos de corrosão química do fluido, para a escolha dos materiais em contato direto com o processo.
7.2. Custo
O custo do sistema de medição incluem os relativos a instalação, operação, consumo de energia, pressão
de bombeamento, manutenção e calibração. A maioria das pessoas só considera os custos diretos e imediatos da
compra dos instrumentos, o que é incompleto.
Por exemplo, os custos de um sistema de medição com placa de orifício incluem:
1. placa (dimensionamento, confecção);
2. instalação da placa: flange com furo ou furos na tubulação;
3. transmissor pneumático, eletrônico convencional ou inteligente. Se pneumático, ainda há custos do filtro
regulador de pressão de alimentação;
4. tomada do transmissor à tubulação, com distribuidor de três ou cinco válvulas para bloqueio e equalização;
5. instrumento receptor com escala raiz quadrática ou com escala linear mais um instrumento ou circuito extrator
de raiz quadrada;
6. se não houver trecho reto suficiente para a instalação da placa, deve-se adicionar um retificador de vazão, que é
muito caro;

15. 7. quando se quer uma maior precisão do sistema de medição, pode-se montar a placa em um trecho reto especial,
com as tomadas prontas, com acabamentos especiais, com centralização garantida da placa, porém este kit de
medição é caríssimo.
Quando a perda de pressão permanente provocada pela placa é muito grande, deve-se aumentar a pressão
na entrada do sistema (que custa algo) ou então trocar a placa de orifício por um tubo venturi, que provoca uma
perda de carga muito menor mas que custa muito mais que a placa.
Existem ainda custos invisíveis relacionados com a manutenção futura e com as calibrações posteriores.
Instrumentos sem peças móveis (p. ex., medidor magnético e vortex) normalmente requerem menos manutenção que
instrumentos com peças móveis (p. ex., turbina e deslocamento positivo).
A calibração do medidor de vazão requer um padrão de vazão com classe de precisão superior a do
medidor, que sempre custa muito mais que o medidor calibrado. O sistema com placa de orifício é calibrado em
relação à pressão diferencial e por isso requer um padrão de pressão e não requer padrão de vazão. Quando se tem
uma grande quantidade de medidores com fator K, que requerem calibrações periódicas, deve-se fazer um estudo
econômico para implantação de um laboratório de vazão, em vez de enviar todos os medidores para o laboratório do
fabricante ou um laboratório especializado.
O consumo de energia elétrica ou pneumática do sistema de medição também deve ser considerado. O
custo da energia consumida depende da potência requerida pelo medidor, tempo que o medidor fica ligado e do
valor da energia elétrica cobrada pelo distribuidor. Para os medidores baseados na extração da energia, os custos
ainda do valor da vazão, densidade e viscosidade do fluido e eficiência da bomba ou compressor de acionamento.
7.3. Função
A função do instrumento receptor associado à vazão pode ser uma ou a combinação das seguintes:
1. indicação da vazão instantânea (ratemeter);
2. registro para totalização posterior ou apenas para verificação;
3. totalização direta da vazão, no local ou remota;
4. controle contínuo ou liga-desliga.
Medidores com saída em pulso (deslocamento positivo, turbina, vortex, coriolis) são convenientes para
totalização; medidores com saída analógica (placa de orifício, magnético) são mais apropriados para registro e
controle. Para a indicação, é indiferente se o sinal é analógico ou digital. Medidores com deslocamento positivo
são totalizadores naturais de vazão e os rotâmetros de área variável são adequados para indicação local da vazão.
O instrumento que possui a indicação instantânea da vazão e simultaneamente uma chave para atuação
liga-desliga de um contato é chamado de monitor de vazão.
7.4. Desempenho
O erro de medidor de vazão determina sua precisão e exatidão. A precisão depende dos erros aleatórios e
a exatidão depende dos erros sistemáticos do medidor. Os erros sistemáticos podem ser diminuídos ou eliminados
pela calibração correta do medidor. Os erros aleatórios são inerentes ao instrumento e nunca podem ser eliminados.
Através da manutenção correta do instrumento, a sua precisão é mantida igual à nominal, expressa pelo fabricante
quando o instrumento é feito e está novo.
A precisão do medidor inclui a repetibilidade, reprodutibilidade, linearidade, sensibilidade,
rangeabilidade e estabilidade da operação. Em aplicações de controle e chave de vazão, a repetibilidade é mais
importante que a igualdade. Em aplicações de compra e venda de produtos através da medição da vazão, a
igualdade é tão importante quanto a repetibilidade.
Há basicamente dois tipos de medidores quanto à sua precisão:
1. expressa em percentagem do fundo de escala;
2. expressa em percentagem do valor medido.
No instrumento com precisão expressa em fundo de escala (ou em largura de faixa ou em unidade de
engenharia) o erro absoluto é constante e o erro relativo aumenta hiperbolicamente com a diminuição da vazão
medida. Os instrumentos que possuem erros .devidos ao zero e à largura de faixa tem precisão expressa em
percentagem do fundo de escala, como o sistema com placa de orifício.
No instrumento com precisão expressa em valor medido, o erro relativo é constante e o erro absoluto
diminui linearmente com a diminuição da vazão medida. Os instrumentos que possuem erro devido apenas à
largura de faixa e não possui erro de zero tem precisão expressa em percentagem do valor medido, como a turbina.
A precisão expressa pelo fabricante é válida apenas para o instrumento novo e nas condições de
calibração. A precisão total da malha é a resultante da soma das precisões do elemento sensor, do elemento
secundário, do instrumento receptor, dos padrões de calibração envolvidos e das condições do local e dos
procedimentos de calibração.

16. Geralmente, quanto mais preciso o instrumento, mais elevado é o seu custo. O medidor mais preciso é a
turbina medidora de vazão, usada como padrão de calibração de outros medidores. Porém, o mesmo tipo de
medidor pode ter diferentes precisões em função do fabricante, projeto de construção e materiais empregados.
Além da precisão da medição, são fatores importantes a estabilidade, contabilidade e disponibilidade do
medidor.
7.5. Geometria
A geometria do processo inclui a tubulação fechada, esteira ou canal aberto; a disponibilidade de trechos
retos antes e depois do local do medidor; a necessidade de uso adicional de retificadores de vazão e modificações
das instalações existentes.
Medidores diferentes requerem trechos retos a montante e a jusante do medidor diferentes. Geralmente o
trecho reto a montante é maior que o trecho reto a jusante. Quando o trecho reto for insuficiente, deve-se usar
retificadores de vazão.
Quando o medidor é muito pesado, deve-se usar suporte para ele. Também, o medidor de vazão não pode
provocar tensões mecânicas na tubulação onde ele é inserido.
As dimensões e o peso do medidor estão relacionados com a facilidade de armazenagem, manipulação e
montagem do medidor na tubulação. A maioria dos medidores é instalada entre flanges e pelas especificações do
fabricante, pode-se planejar os cortes na tubulação e a colocação das flanges adequadas para montar o medidor. É
essencial que o medidor esteja alinhado com a tubulação, ou seja, que os eixos do medidor e da tubulação sejam
coincidentes.
7.6. Instalação
A instalação do medidor inclui todos os acessórios, tomadas, filtros, retificadores, suportes e miscelânea
do medidor. Antes de escolher o medidor, deve-se avaliar a facilidade da instalação na tubulação já existente, a
simplicidade da operação futura e a possibilidade de retirada e de colocação do medidor sem interrupção do
processo.
Todo medidor de vazão deve ser montado em local de fácil acesso para o operador de campo do processo
e principalmente, para o instrumentista reparador. Quando a retirada do medidor não pode afetar a operação do
processo, deve-se prover um “by-pass” para o medidor. Medidores de vazão para compra e venda de material não
pode ter “by-pass”. É disponível dispositivo para retirar e colocar placa de orifício na tubulação, sem interrupção do
processo (válvula Daniel ou Pecos).
Medidores frágeis, com peças móveis e que manipulem fluidos com sólidos em suspensão, geralmente
requerem filtros a montante. Os inconveniente do filtro são o seu custo em si e o aumento da perda de carga
permanente.
7.7. Faixa de Medição
A faixa de medição da vazão inclui os valores máximo e mínimo, largura de faixa, condições de pressão
estática e de temperatura do processo. Embora toda faixa teórica de medição seja de 0 até a vazão máxima, a
rangeabilidade do medidor define a vazão mínima que pode ser medida com a mesma precisão que a máxima. Os
medidores lineares possuem maior rangeabilidade que os medidores com saída proporcional ao quadrado da vazão,
como a placa de orifício. Os medidores digitais possuem maior rangeabilidade que os analógicos.
O diâmetro do medidor de vazão é sempre menor que o diâmetro da tubulação; em raros casos ambos os
diâmetros são iguais. Um medidor deve ser dimensionado ter capacidade de, no máximo, 80% da vazão máxima de
projeto e a vazão normal de trabalho .deve estar entre 75 a 80% da vazão máxima do medidor. Quanto maior a
vazão medida, menor é o erro relativo da medição, principalmente quando o medidor tem precisão expressa em
percentagem do fundo de escala. Medidor de vazão com peças móveis que trabalhe muito tempo em sua vazão
máxima tem vida útil diminuída drasticamente. Quando o medidor trabalha próximo da sua capacidade máxima, a
velocidade do fluido é a máxima e há maior chance de haver cavitação do fluido dentro do medidor, que pode
destruí-lo rapidamente.
7.8. Fluido
As características químicas e físicas do fluido que entra em contato direto com o medidor, como
corrosividade, viscosidade, abrasividade, sólidos em suspensão, valor e perfil da velocidade são determinantes na
escolha do medidor de vazão e dos seus materiais constituintes.

17. O fluido serve para eliminar medidores. Por exemplo, o medidor magnético mede somente fluidos
eletricamente condutores; a turbina mede somente fluidos limpos, o medidor ultra-sônico mede somente fluidos
com partículas em suspensão. Dependendo do tipo da sujeira e do medidor, a solução é usar filtro antes do medidor,
com os seus inconvenientes inerentes e custo adicional e inspeções periódicas.
O problema da corrosão química pode ser eliminado com a escolha adequada do material das partes
molhadas e do fluido. Na literatura técnica, são disponíveis tabelas com a lista de materiais recomendados,
aceitáveis e proibidos para uso com determinados produtos. No aspecto de corrosão e compatibilidade com fluidos,
o melhor medidor é o magnético, por causa da grande variedade do material de revestimento e dos eletrodos.
O problema de erosão física pode ser eliminado com o dimensionamento correto do medidor, que resulte
em velocidades baixas. Às vezes, a solução também envolve o uso de filtro para eliminar partículas abrasivas em
suspensão. Medidores com peça móvel e com elemento intrusivo geralmente são mais susceptíveis à erosão e
desgaste que os medidores sem peça móvel e não intrusivos.
O perfil de velocidade é muito importante quando se tem medidores de inserção, onde a posição do
medidor deve ser matematicamente estabelecida para medir a velocidade média correta.
A temperatura e pressão do fluido são fundamentais, pois elas podem alterar o estado do fluido. Alta
temperatura e baixa pressão podem transformar líquido em gás; alta pressão e baixa temperatura podem transformar
gás em líquido. Praticamente todos os medidores de vazão tem projeto e construção para medir somente uma fase.
A mudança de fase pode provocar grandes erros ou danificar o medidor de vazão.
7.9. Perda de Carga
A perda de carga permanente é a queda de pressão que o medidor provoca irrecuperavelmente na pressão
estática da tubulação. Os medidores intrusivos provocam grande perda de carga e os medidores não-intrusivos
provocam pequena ou nenhuma perda de carga. Quanto maior a perda de carga provocada pelo medidor, maior
deve ser a pressão a montante do medidor e como conseqüência, maior a pressão de bombeamento.
O medidor magnético praticamente não provoca queda de pressão adicional; o medidor ultra-sônico pode
ser colocado externamente à tubulação (clamp-on) para medir a vazão. O outro inconveniente de se provocar
grande perda de carga, além da maior pressão a montante, é a possibilidade de haver cavitação no líquido, que pode
destruir o medidor. A cavitação é provocada por baixa pressão ou alta temperatura.
7.10. Tecnologia
A tecnologia empregada está associada à manutenção, tradição e número de peças de reposição. É uma
boa prática de engenharia padronizar um medidor de vazão, pois isso facilita a manutenção e diminui o número de
peças de reposição. Nota-se que os medidores à base de energia extrativa são mais numerosos e mais usados que os
medidores de energia aditiva. No Brasil, há medidores que tiveram um bom trabalho de marketing e são muito
vendidos, como o medidor mássico coriolis. Outros medidores, com excelente desempenho, como o tipo vortex, são
pouco conhecidos e pouco usados.
7.11. Medidor Universal Ideal de Vazão
Não existe um medidor ideal para ser usado universalmente para qualquer aplicação. Todo medidor de
vazão possui vantagens e limitações inerentes e para cada aplicação há um medidor mais conveniente, depois de
analisados os aspectos técnicos e comerciais.
Para cada conjunto de condições e exigências de processo há um medidor mais adequado que deve ser o
escolhido. Isto obriga o engenheiro ou o técnico conhecer os princípios básicos de todos os medidores de vazão e a
aplicação ótima para cada tipo.
O ponto de partida para a escolha é o conhecimento prévio de todos os dados do processo da vazão. A
escolha deve ser feita, baseada no compromisso entre o custo e o desempenho.
Porém, a escolha do melhor medidor de vazão não é suficiente para a futura medição precisa e confiável.
O instrumento escolhido deve ser montado corretamente, mantido em perfeitas condições e os dados
fornecidos por ele devem ser interpretados e entendidos de modo exato e preciso.
O medidor ideal teria as seguintes características :
1. alta rangeabilidade, podendo medir com pequeno erro, grandes e altas vazões;
2. sinal de saída linear com a vazão medida;
3. sinais de saída analógico e digital;
4. imunidade a ruídos e outras influências externas;
5. medição da vazão sem influência da densidade, viscosidade, condutividade e outras variáveis modificadoras;
6. perda de carga desprezível;

18. 7. sem obstrução, para manipular fluidos com sólidos em suspensão;
8. sem peças moveis;
9. alta resistência a fluidos abrasivos e corrosivos;
10. capacidade de medir igualmente líquidos e gases;
11. capacidade de uso em altas e baixas temperaturas e altas pressões;
12. disponibilidade em diferentes tamanhos para ser usado em tubulações grandes e pequenas;
13. capacidade de ser instalado e retirado do processo sem interrupção da operação;
14. altíssima precisão (repetibilidade, linearidade, sem histerese e sem banda morta);
15. ausência de manutenção;
16. estabilidade, contabilidade e integridade;
17. facilidade e retenção da calibração (calibração requerida em longos intervalos de tempo).
8. Desempenho do Instrumento
8.1. Introdução
A medição é o processo experimental de atribuir .números para as propriedades dos objetos ou eventos no
mundo real, de modo a descrevê-los quantitativamente. A medição das propriedades do objeto, não a descrição do
objeto. A medição é a comparação de uma quantidade desconhecida com um valor padrão predeterminado adotado.
O resultado completo de uma medição inclui:
1. um número que mostra quantas vezes a unidade padrão está contida na quantidade medida;
2. a unidade de engenharia da quantidade;
3. a tolerância da medição, expressa por limites de erro ou de incerteza.
Mede-se uma variável de processo, direta ou indiretamente. O valor da variável medida deve ser
apresentado na unidade de engenharia e não em termos de corrente elétrica, sinal pneumático ou movimento
mecânico. O processo que inclui a variável medida possui outras variáveis que podem influir e perturbar a medição.
Para se medir uma variável, todas as outras variáveis que Interferem nela devem ser mantidas constantes para não
haver erro.
O instrumentista confia na folha de especificação do fabricante onde estão definidas a precisão e as
características do instrumento e deve proceder corretamente para obter a medição confessável, seguindo as
instruções de operação e entendendo corretamente os conceitos básicos associados.
O elemento sensor primário produz uma saída que é função da variável medida, segundo uma lei
matemática conhecida. A saída do elemento sensor pode ser um deslocamento mecânico ou uma variável elétrica,
como tensão, corrente, resistência, capacitância. O elemento sensor intrusivo sempre perturba a variável medida, ou
extraindo ou adicionando energia. A quantidade medida é sempre modificada pela medição, tomando impossível a
medição perfeita e sem erro. O sensor é tanto melhor quanto menos influenciar a variável medida.
Para o instrumento desempenhar sua função de indicação, registro ou controle, é necessário converter o
sinal de saída em outro mais manipulável e conveniente, mas preservando a informação contida no sinal original. O
elemento de manipulação da variável condiciona o sinal de saída do elemento sensor para que o instrumento
desempenhe a sua função, preservando a natureza física da variável medida.
O elemento de apresentação dos dados depende da função do instrumento: indicação pelo conjunto
ponteiro escala ou através de dígitos, registro pelo conjunto pena gráfico, armazenamento em sistema digital.
A leitura feita pelo observador no elemento apresentador dos dados possui erros inerentes aos
equipamentos e ao método da medição. Toda leitura apresenta erro e possui uma precisão.
A metrologia é a ciência da medição e é considerada monótona e desinteressante por muitos técnicos.
Porém, ela é necessária e felizmente existem metrologistas para definir e monitorar os padrões.
8.2. Características do Instrumento
As características de desempenho do instrumento são importantes pois elas constituem a base para a
escolha do instrumento mais apropriado para a aplicação especifica. O instrumento possui características estáticas e
dinâmicas.
Estático significa entradas e saídas estacionárias e dinâmico quer dizer entradas e saídas não
estacionárias. Um sistema é chamado de estático se sua relação entrada/saída é independente da velocidade de
variação da entrada. Todos sistemas físicos eventualmente violam esta definição quando a velocidade de variação
da entrada aumenta. Assim, o termo estático é usualmente acompanhado por uma limitação que especifica a faixa
para a qual o sistema é estática, como a faixa de freqüência estendendo de zero até algum valor [imite. Por
exemplo, uma mola mecânica opera com variação de entrada lenta e relação força-deslocamento constante. Em

19. grandes variações da entrada, a massa da mola se torna um fator importante e a mola não se comporta mais como
um dispositivo estático.
Um sistemas é chamado dinâmico se sua relação entrada-saída depende da taxa de variação da entrada. O
sistema dinâmico tem armazenagem de energia e sua descrição requer mais de uma equação diferencial. O tempo
de resposta de um sistema dinâmico é caracterizado por sua constante de tempo e freqüência natural. Os sistemas de
instrumentação são dinâmicos, mas eles são projetados para ter constantes de tempo menores e freqüências naturais
maiores do que as do sistema sendo medido. Por exemplo, em um sistema de controle com realimentação negativa,
o tempo de resposta do elemento sensor é projetado e selecionado de modo a ser muito mais rápido que o sistema
medido.
O comportamento transitório e dinâmico de um .instrumento é mais importante que o estático. Os
instrumentos raramente respondem instantaneamente às variações da variável medida, mas exibem um atraso,
devido a várias causas, como a inércia da massa, a capacitância termal, elétrica e fluídica, a resistência de
transferência de energia. As características dinâmicas do instrumento são: a velocidade de resposta, a contabilidade,
o atraso e o erro dinâmico. Os instrumentos podem ter respostas dinâmicas de ordem zero (potenciômetro com
deslocamento), primeira (termômetro com enchimento termal) e segunda (balanço da mola).
As características estáticas são aquelas consideradas quando as condições do processo são constantes.
Elas são conseguidas através do processo de calibração do instrumento e incluem a exatidão, rangeabilidade e
precisão. A precisão possui os parâmetros constituintes de linearidade, repetibilidade, reprodutibilidade e
sensitividade.
8.3. Exatidão
Conceito
O autor traduz o termo accuracy como exatidão, embora já tenha sido criado o neologismo de acurácia.
Também se emprega a palavra justeza como sinônimo de exatidão.
Exatidão é o grau de conformidade de um valor indicado para um valor padrão reconhecidamente aceito
ou valor ideal. A exatidão medida é expressa pelo desvio máximo observado no teste de um instrumento sob
determinadas condições e através de um procedimento especifico. É usualmente medida como uma inexatidão e
expressa como exatidão. O conceito de exatidão pode ser aplicado a uma única medição ou à média um conjunto de
medições.
Valor Verdadeiro
O valor verdadeiro é o valor real atribuído à quantidade. O valor verdadeiro da quantidade nunca pode
ser achado e não é conhecido. O valor atribuído a uma quantidade somente será conhecido com alguma incerteza
ou erro. Na prática, o valor verdadeiro é substituído pelo valor verdadeiro convencional, dado por um instrumento
de medição padrão disponível.
Por exemplo, se um medidor é considerado ser capaz de fornecer medições com erro menor que ± l% do
valor medido, ele pode ser calibrado com um instrumento com erros menores que ±0,1% do valor medido, na
mesma faixa. Neste caso, o segundo instrumento fornece o valor verdadeiro convencional.
Por norma, o instrumento padrão deve ter um erro de 4 a 10 vezes menor que o instrumento a ser
calibrado.
O objetivo de toda medição é o de obter o valor verdadeiro da variável medida e o erro é tomado como a
diferença entre o valor medido e o valor verdadeiro. A exatidão é a habilidade de um instrumento de medição dar
indicações equivalentes ao valor verdadeiro da quantidade medida. A exatidão se relaciona com a calibração do
instrumento. Quando o instrumento perde a exatidão e deixa de indicar a média coincidente com o valor verdadeiro,
ele precisa ser calibrado.

20. Fig. 3. Precisão e exatidão
8.4. Precisão
Conceito
A precisão é um dos assuntos mais importantes da instrumentação, embora seja mal entendido. Sua
importância é grande pelos seguintes motivos:
1. a medição precisa das variáveis de processo é um requisito para um controle eficiente;
2. o termo é pobremente definido e muito mal interpretado. Em inglês, há duas palavras accuracy e precision que
são traduzidas indistintamente como precisão para o português;
3. os conceitos de precisão (precision e accuracy), rangeabilidade (rangeability), aferição, calibração e manutenção
nem sempre são bem definidos;
4. há a tendência de alguns fabricantes, por má fé ou por desconhecimento, em expressar numericamente a precisão
de modo a parecer que seus produtos apresentam uma precisão maior do que real ou maior que a dos
instrumentos concorrentes.
Precisão (precision) é o grau de concordância mútua e consistente entre várias medições individuais,
principalmente relacionada com repetibilidade e reprodutibilidade. A precisão é uma medida do grau de liberdade
dos erros aleatórios do instrumento. A precisão é a qualidade que caracteriza um instrumento de medição dar
indicações equivalentes ao valor verdadeiro da quantidade medida.
A precisão está relacionada com a qualidade do instrumento. Quando o instrumento deteriora a sua
precisão, alargando a dispersão de suas medidas do mesmo valor, ele necessita de manutenção. A manutenção
criteriosa do instrumento, utilizando peças originais e conservando o projeto original não melhora a precisão
nominal do instrumento, fornecida pelo fabricante quando novo mas evita que ela se degrade e ultrapasse os limites
originais.

21. Como a precisão envolve os parâmetros de repetibilidade e reprodutibilidade, ela só pode ser determinada
através de um conjunto de medições replicadas do instrumento. Não é possível se falar da precisão de um
instrumento tendo-se somente uma medição dele.
Especificação
A especificação quantitativa da precisão pode ser feita em termos de incerteza. Na instrumentação, há
ambigüidade e confusão no uso dos termos precisão e erro. Todo instrumento de medição apresenta um erro
prático. Para toda medição, tem se precisão e erro. Quanto maior a precisão do instrumento, menor é o erro
apresentado por ele. Quando se diz que determinado instrumento possui a precisão de ± 1%, na maioria dos casos,
pretende-se dizer que o erro ou a imprecisão é de ± 1%. Um erro ou uma imprecisão de I% corresponde a uma
precisão de 99%.
Por exemplo, quando se faz a medição de uma quantidade de produto igual a 1000 litros, isto não é
rigorosamente verdadeiro, desde que estes 1000 litros foram medidos por um método e com um instrumento com
erros inerentes. Se o erro é de ± l% do valor indicado, pode ter sido fornecida uma quantidade entre 990 e 1010
litros.
Tolerância
Tolerância é o máximo afastamento permissível que uma medição tem do seu valor verdadeiro ou
nominal. A tolerância é a faixa total que uma quantidade especificada é permitida variar. Numericamente,
tolerância é a diferença algébrica entre o valor máximo e mínimo dos limites de erros permitidos.
As tolerâncias são devidas às diferenças de materiais e procedimentos empregados na fabricado de um
produto ou na execução de uma calibração. A tolerância pode ser melhorada usando-se vários pontos de calibração.
Fornecer a tolerância em um ponto é inadequado, pois a tolerância aumenta quando se afasta do ponto de calibração.
A tolerância pode também ser quantitativamente definida como o erro sistemático limitado por ± 3
desvios padrão em relação aos erros aleatórios, que é a faixa onde estão 99,7 %, das medições.
8.5. Parâmetros da Precisão
Quando um fabricante define a precisão do instrumento, ele está realmente definindo o erro máximo
resultante quando o instrumento estiver sendo usado sob condições definidas. Para encontrar este erro máximo
resultante, o instrumento é testado contra um padrão e a incerteza de cada ponto é calculada teoricamente.
O erro total absoluto é dado pela diferença entre o valor medido e o verdadeiro:
erro absoluto = valor medido - valor verdadeiro
O erro relativo é um parâmetro mais útil e é expressa em percentagem e definida pela relação:
e V -V
medido verdadeiro
relativo = V x
100 %
verdadeiro
O valor medido é o dado pelo instrumento e o valor verdadeiro é a leitura do instrumento padrão, com
precisão muito maior (recomendado de 4 a 10 vezes) que a do instrumento de medição.
O erro total do instrumento é devido aos erros sistemático (erro de exatidão) e aleatório (erro de precisão)
combinados. Comumente, o fabricante se refere apenas ao erro aleatório e assume que o erro sistemático seja zero,
pois o instrumento está calibrado. Mesmo assim, os catálogos mencionam a exatidão (accuracy) do instrumento,
quando deveriam se referir à precisão (precision) do instrumento.
a) Repetibilidade
A repetibilidade é a habilidade de um medidor reproduzir as leituras da saída quando o mesmo valor
medido é aplicado a ele consecutivamente, sob as mesmas condições de uso (mesma variável, mesmo valor, mesmo
método, mesmo instrumento, mesmo local, mesma posição, mesmo observador, mesmo ambiente de contorno) e na
mesma direção. A repetibilidade é calculada a partir de sucessivas medições da variável, mantidas as mesmas
condições. Quanto mais próximos estiverem os valores das medições consecutivas da mesma entrada, maior é a
repetibilidade do instrumento.

22. A repetibilidade é a proximidade entre várias medições consecutivas da saída para o mesmo valor da
entrada, sob as mesmas condições de operação. É usualmente medida como não repetibilidade e expressa como
repetibilidade em % da largura de faixa. A repetibilidade não inclui a histerese.
A repetibilidade é um parâmetro necessário para a precisão mas não é suficiente. O instrumento preciso
possui grande repetibilidade, porém, o instrumento com alta repetibilidade pode ser inexato, por estar descalibrado.
Em controle de processo e atuação de chaves liga-desliga, a repetibilidade é mais importante que a
exatidão. Em sistemas de custódia, envolvendo compra e venda de produtos, a repetibilidade e a exatidão são
igualmente importantes.
b) Reprodutibilidade
A reprodutibilidade é uma expressão do agrupamento da medição do mesmo valor da mesma variável sob
condições diferentes (método diferente, instrumento diferente, local diferente, observador diferente), durante um
longo período de tempo.
A perfeita reprodutibilidade significa que o instrumento não apresenta desvio, com o decorrer do tempo,
ou seja, a calibração do instrumento não se desvia gradualmente, depois de uma semana, um mês ou até um ano.
Pode-se também entender a reprodutibilidade como a repetibilidade durante um longo período de tempo.
Para um instrumento ter reprodutibilidade é necessário que ele seja repetitivo em todos os pontos de medição.
Quando o instrumento é repetitivo em um único ponto, ele não pode ser considerado como tendo reprodutibilidade.
A reprodutibilidade inclui repetibilidade, histerese, banda morta e drift.
c) Linearidade
A linearidade do instrumento é sua conformidade com a linha reta de calibração. Ela é usualmente
medida em não-linearidade e expressa como linearidade.
Quando a medição é não linear aparecem desvios da linha reta de calibração. As formas mais comuns
são: desvio de zero, desvio da largura de faixa e desvio intermediário, geralmente provocado pela angularidade ou
pela histerese.
Quando a medição é uma linha reta não passando pela origem, o instrumento necessita de ajuste de zero.
Em um sistema mecânico, o desvio de zero é usualmente devido ao deslize de um elo no mecanismo. Ele pode ser
corrigido pelo reajuste do zero do instrumento. Em um instrumento eletrônico, o desvio de zero é causado por
variações no circuito devidas ao envelhecimento dos componentes, mudanças nas condições de contorno, como
temperatura, umidade, campos eletromagnéticos.
Quando a medição é uma linha reta, passando pelo zero porém com inclinação diferente da ideal, o
instrumento necessita de ajuste de largura de faixa ou de ganho. Um desvio de largura de faixa envolve uma
variação gradual na calibração, quando a medição se move do zero para o fim da escala. Pode ser causada, em um
sistema mecânico, pela variação na constante da mola de uma das partes do instrumento. Em um instrumento
eletrônico, o desvio de largura de faixa pode ser provocado, como no desvio do zero, por uma variação da
característica de algum componente.
Quando a medição se afasta da linha reta e os valores da medição aumentando são diferentes dos valores
tomados com a medição decrescendo, o instrumento apresenta erro de histerese. Tais erros podem ser provocados
por folgas e desgastes de peças ou por erros de angularidade do circuito mecânico do .instrumento. O desvio
intermediário envolve um componente do instrumento, alterando sua calibração. Isto pode ocorrer quando uma
parte mecânica é super forçada ou pela alteração da característica de um componente eletrônico. O desvio no
instrumento eletrônico ou pneumático-mecânico pode ser compensado e eliminado pela inspeção periódica
e calibração do instrumento.
A vantagem de se ter uma curva linear de calibração é que a leitura do instrumento se baseia somente um
fator de conversão. Quando a curva é não linear:
1. usa-se uma escala não-linear, com a função matemática inversa (impossível em indicadores digitais),
2. incorpora-se um circuito linearizador antes do fator de conversão,
3. usa-se uma lógica para avaliar a relação não linear e gravam-se os pontos na memória digital (ROM, PROM) do
instrumento, fazendo-se a linearização por segmentos de reta ou por polinômios.
d) Sensitividade
Sensitividade é a relação da variação do valor de saída para a variação do valor de entrada que a provoca,
após se atingir o estado de regime permanente. É expressa como a relação das unidades das duas quantidades
envolvidas. A relação é constante na faixa, se o instrumento for linear. Para um instrumento não-linear, deve-se
estabelecer o valor da entrada. O inverso da sensitividade é o fator de deflexão do instrumento.

23. O termo sensitividade pode ser interpretado como a deflexão do ponteiro do instrumento dividida pela
correspondente alteração do valor da variável. Por exemplo, se a parte usável da escala é 10 cm, a sensitividade do
voltímetro é 10 cm / 200 volts ou 0,05 cm/volt. É obvio que este indicador tem dificuldades para indicar voltagens
menores que 0,5 volt ou entre 150 e 150,5 volts. Quando se quer indicar 0,05 volts, um medidor com uma faixa de I
volt seria a solução. A sensitividade, agora, é 10 cm/volt; um sinal de 0,05 volt produziria uma deflexão na
indicação de 0,5 cm.
A sensitividade pode ser também a habilidade de um instrumento responder e detetar a menor variável na
medição de entrada. Neste caso, ela é também chamada de resolução ou de discriminação.
Não há correlação entre a sensitividade e o erro.
e) Zona Morta
O efeito da zona morta aparece quando a medição cai nas extremidades das escalas. Quando se mede 100
volts, começando de 0 volt, o indicador mostra um pouco menos de 100 volts. Quando se mede 100 volts, partindo
de 200 volts, o ponteiro marca um pouco mais de 100 volts. A diferença das indicações obtidas quando se aproxima
por baixo e por cima é a zona morta. O erro de zona morta é devido a atritos, campos magnéticos assimétricos e
folgas mecânicas. Rigorosamente zona morta é diferente de histerese, .porém, a maioria das pessoas consideram
zona morta e histerese o mesmo fenômeno.
Na prática, a aplicação repentina de uma grande voltagem pode causar um erro de leitura, pois o ponteiro
produz uma ultrapassagem (overshoot), oscila e estabiliza em um valor. Se a última oscilação ocorreu acima do
valor, a indicação pode ser maior que o valor verdadeiro; se ocorreu abaixo do valor, a indicação pode ser menor
que o valor verdadeiro. O bom projeto do instrumento e o uso de materiais especiais para suportes, magnetos e
molas, pode reduzir a zona morta. Um modo efetivo para diminuir o efeito da zona morta é tomar várias medições e
fazer a média delas.
f) Tempo de Resposta
A tempo de resposta é o intervalo que o instrumento requer para responder a um sinal tipo degrau
aplicado à sua entrada. O tempo de resposta é desprezível quando o sinal varia lentamente. Porém, quando o sinal
varia rapidamente e continuamente, o ponteiro fica oscilando e nunca fica em equilíbrio, impedindo a leitura exata
da indicação. O tempo de resposta depende da massa do ponteiro, resistência da mola de retomo e da criação e
desaparecimento do campo magnético. O olho humano também tem dificuldade de acompanhar variações muito
rápidas do ponteiro.
Os artifícios para diminuir o tempo de resposta do indicador incluem a diminuição do ponteiro, uso de
materiais mais leves, molas com menores constantes, uso de displays eletrônicos sem ponteiros (digitais).
g) Confiabilidade
Os instrumentos de medição podem falhar, deixar de operar, operar intermitentemente ou degradar
prematuramente seu desempenho quando exposto a condições desfavoráveis de temperatura, pressão, umidade,
fungos, frio, maresia, vibração e choque mecânico. Instrumento confiável é estável, autentico e garantido. Esta
expectativa de contabilidade pode parecer subjetiva, porém, a contabilidade pode ser definida, calculada, testada e
verificada.
Confiabilidade é a probabilidade de um instrumento executar sua função prevista, durante um período de
tempo especificado e sob condições de operação determinados. A função pretendida identifica o que constitui o não
desempenho ou falha do instrumento. O período especificado pode variar de uma operação instantânea (fusível,
disco de ruptura) ou operações que duram anos ininterruptos. O desempenho sob condições estabelecidas refere-se
às condições de operação e do ambiente. As condições operacionais podem depender do tipo do instrumento mas
devem ser completamente identificadas. As condições de operação e do ambiente não podem causar ou contribuir
para o aparecimento de falhas.
Medições confiáveis devem ser válidas, precisas, exatas e consistentes, por definição e verificação.
Medidas válidas são feitas por procedimento corretos, resultando no valor que se quer medir. Medidas precisas são
repetitivas e reprodutivas, com pouca dispersão em tomo do valor esperado. Medidas exatas estão próximas do
valor verdadeiro ideal. Medidas consistentes são aquelas cujos valores ficam cada vez mais próximos do valor
verdadeiro, quando se aumenta o número de medições replicadas.
O metrologista, pessoa que procura fazer medições com a máxima exatidão e precisão, parece ter uma
interpretação filosófica de contabilidade. Em sua determinação de constantes fundamentais, ele procura um valor
verdadeiro mais fisicamente possível. O instrumentista no campo ou no laboratório, tem um enfoque operacional e
procura o melhor valor pratico possível. Melhor implica simplesmente que a incerteza para uma dada medição foi

24. reduzida até um valor menor que um número predeterminado. A incerteza é normalmente expressa por uma faixa
ou limites de contabilidade, dentro da qual é altamente provável que os resultados da medição estejam.
A contabilidade da medição inclui o intervalo de tempo durante o qual o instrumento permanece
calibrado. Ela é comumente somada e expressa em MTBF (mean time between failures - tempo médio entre falhas).
O termo falha não significa necessariamente o desligamento completo do instrumento, mas que o
instrumento deixou de manter sua especificação de erro. O instrumento que requer calibrações muito freqüentes é
pouco confiável, porque apresenta problema estrutural, ou está mal aplicado ou é de má qualidade. Quando a
indicação de um instrumento se afasta do valor verdadeiro, sua calibração está variando com o tempo e sua
reprodutibilidade piora.
É difícil estimar a contabilidade de dados experimentais. Mesmo assim, se pode fazer tais estimativas
porque dados de contabilidade desconhecida são inúteis. Resultados que não especialmente exatos podem ser
valiosos se os limites de incerteza são conhecidos.
Infelizmente, não há método simples para determinar a contabilidade do I s dados com certeza absoluta.
Às vezes, é tão trabalhoso garantir a qualidade dos resultados experimentais, quanto coletados. A contabilidade
pode ser avaliada de diferentes modos. Padrões com certeza conhecida são usados para comparações e calibrações.
A calibração de instrumentos aumenta a qualidade dos dados. Testes estatísticos são aplicados aos dados.
Nenhuma destas opções é perfeita e, no fim, sempre deve-se fazer julgamentos para a exatidão provável dos
resultados.
Uma das primeiras questões a levantar antes de fazer a medição é: qual é o máximo erro tolerado no
resultado? A resposta a esta questão determina quanto tempo se gastará na análise dos dados. Por exemplo, um
aumento de 10 vezes na contabilidade pode resultar em horas, dias ou semanas de trabalho adicional. Ninguém
pode pretender gastar tempo gerando medições que sejam mais confíáveis que o necessário.
h) Estabilidade
O desempenho de um instrumento de medição varia com o tempo. Geralmente, a exatidão do
instrumento se degrada com o tempo. As especificações fornecidas pelo fabricante se referem a um instrumento
novo, recém calibrado e testado nas condições de laboratório, que são muito mais favoráveis que as condições reais
de processo. A estabilidade do medidor é sua habilidade de reter suas características de desempenho durante um
longo período de tempo. A estabilidade pode ser expressa como taxa de desvio (drift rate), tipicamente em % por
ano ou ± unidade por ano.
A estabilidade do instrumento é um parâmetro básico para a determinação dos intervalos de calibração do
instrumento.
i) Facilidade de Manutenção
Nenhum instrumento opera todo o tempo sem falha ou com o desempenho constante. Todo instrumento,
por melhor qualidade que tenha, mesmo que não tenha peças moveis, em algum tempo necessita de alguma inspeção
e manutenção. Normalmente, todas as plantas possuem programas estabelecidos de manutenção preventiva e
preditiva. Mesmo assim, freqüentemente, o instrumento requer manutenção corretiva. O instrumento
microprocessado (inteligente) possui a característica de auto-diagnose, quando ele informa ao operador o
afastamento do desempenho do desejado.
A facilidade de manutenção de um instrumento pode ser quantitativamente calculada como o tempo
médio gasto para seu reparo. A combinação do tempo médio entre falhas (MTBF) e o tempo médio para reparo
(MTTR) dá a disponibilidade do instrumento. Instrumento muito disponível é aquele que raramente se danifica
(grande tempo médio entre falhas) e quando isso ocorre, seu reparo é rápido (pequeno tempo médio para reparo).
As condições que facilitam a manutenção incluem:
1. acesso fácil;
2. conjuntos modulares substituíveis;
3. pontos de testes estrategicamente localizados;
4. auto-diagnose dos defeitos;
5. identificação clara das peças na documentação e no instrumento;
6. padronização e disponibilidade dos componentes reservas;
7. número limitado de ferramentas e acessórios de suporte;
8. compatibilidade e intercambiabilidade de instrumentos e peças;
9. facilidade de manuseio, transporte, armazenamento;
10. documentação técnica, marcações e etiquetas completas e claras.
8.6. Especificação da Precisão

25. A precisão industrial pode ser expressa numericamente de vários modos diferentes:
1. percentagem do fundo de escala da medição;
2. percentagem da largura de faixa da medição;
3. percentagem do valor real medido;
4. unidade de engenharia da variável.
Mesmo que os valores numéricos sejam iguais para um determinado valor da medição, a classe de
precisão do instrumento pode ser diferente ao longo de toda a faixa. Por exemplo, o instrumento A, com precisão de
± l % do fundo de escala tem desempenho de precisão diferente do instrumento B, com precisão de ± l % do valor
medido, ambos calibrados para medir 0 a 10 L/s. O erro da medição é igual somente para a vazão de 10 L/s, quando
o valor medido é igual ao fundo da escala.
a) Porcentagem do Fundo de Escala
Os medidores que possuem os erros devidos ao ajustes de zero e de largura de faixa possuem a precisão
expressa em percentagem relativa ao fundo de escala. Os instrumentos com erro dado em percentagem do fundo de
escala apresentam um erro absoluto constante (valor da percentagem vezes o fundo da escala) e o erro relativo
aumenta quando a medição diminui.
Esta classe de instrumentos aparece principalmente na medição de vazão e um exemplo é o erro da placa
de orifício em percentagem do fundo de escala.
Tab. 1. Erros absoluto e relativo de instrumento com % do F.E.
Vazão
L/s
Erro absoluto
L/s
Erro relativo
%
100 1 1
50 1 2
30 1 3
10 1 10
1 1 100
Por exemplo, na medição da vazão de 0 a 100 L/s, com a precisão de 1 % do fundo de escala, o erro
absoluto é igual a 1 % x 100 =1 L/s mas o erro relativo aumenta hiperbolicamente (sentido rigoroso e não figurado).
Nesta aplicação, para se ter um erro menor que 3%, deve-se medir apenas vazões acima de 30 L/s.
b) Percentagem da largura de faixa
Quando a faixa de medição se refere a zero, as precisões referidas à largura de faixa e ao fundo de escala
são idênticas. Quando a faixa de medição é com zero elevado, a largura de faixa é maior que o valor do fundo de
escala e quando a faixa de medição é com zero suprimido, a largura de faixa é menor que o valor do fundo de escala.
Numericamente, na medição de 0 a 100 oC, as precisões de ± 1 % do fundo de escala e ± 1 % da largura
de faixa são ambas iguais a ± 1 oC.
Para uma faixa de 20 a 100 oC, o erro de ± 1 % do fundo de escala é de ± 1 oC, porém, o erro de ± 1 % da
largura de faixa é de ± 0,8 oC.
Para uma faixa de -20 a 100 oC, o erro de ± 1 % do fundo de escala ainda é ± 1 oC, porém, o erro de ± 1 %
da largura de faixa agora é de ± 1,2 oC.
Em faixas com zero elevado ou zero suprimido não se deve expressar a precisão em percentagem do
fundo de escala, mas sim de largura de faixa. Por exemplo, na medição de -100 a 0 oC, o erro em fundo de escala
seria 0 (o fundo da escala é 0 0C e não - 100 oC, que é o ponto de 0 %).
c) Percentagem do Valor Medido
Os medidores que possuem somente os erros devidos ao ajustes de largura de faixa e não possuem erros
devidos aos de zero, pois a condição de zero é exatamente definida, possuem a precisão expressa em percentagem
do valor medido. Os instrumentos com erro dado em percentagem do valor medido apresentam um erro relativo
constante (valor definido pela qualidade do instrumento) e o erro absoluto aumenta quando a medição aumenta.
Por exemplo, seja a medição da vazão de 0 a 100 L/s, com a precisão de 1 % do valor medido. O erro
relativo da medição vale sempre ± 1 %. Porém, o erro absoluto depende do valor medido. O erro absoluto aumenta

26. linearmente com o valor da medição feita. Teoricamente, este instrumento teria uma rangeabilidade infinita, porém,
na prática, ela é estabelecida como de 10:1.
Tab. 2. Erros absoluto e relativo de instrumento com % do V.M.
Vazão
L/s
Erro absoluto
L/s
Erro relativo
%
100 1 1
50 0,5 1
30 0,3 1
10 0,1 1
1 0,01 1
d) Unidade de Engenharia
É possível ter a precisão expressa na forma do erro absoluto dado em unidades de engenharia. Como o
erro absoluto é constante, o erro relativo se comporta como o erro do instrumento com percentagem do fundo de
escala. Por exemplo, no termômetro com erro absoluto de ± l oC, independente da medição, o erro relativo aumenta
quando a medição diminuir, exatamente como no instrumento com percentagem do fundo de escala.
8.7. Exatidão e Precisão
É tentador dizer que se uma medição é conhecida com precisão, então ela é também conhecida com
exatidão. Isto é perigoso e errado. Precisão e exatidão são conceitos diferentes.
A precisão é uma condição necessária para a exatidão, porém, não é suficiente. Pode-se ter um
instrumento muito preciso, mas descalibrado, de modo que sua medição não é exata. Mas um instrumento com
pequena precisão, mesmo que ele forneça uma medição exata, logo depois de calibrado, com o tempo ele se desvia e
não mais fornece medições exatas. Para o instrumento ser sempre exato, é necessário ser preciso e estar calibrado.
Por exemplo, um relógio de boa qualidade é preciso. Para ele estar exato, ele precisa ter sido acertado
(calibrado) corretamente. Desde que o relógio preciso esteja exato, ele marcará as horas, agora e no futuro com um
pequeno erro. Seja agora um relógio de má qualidade e impreciso. Logo depois de calibrado, ele marcará a hora
com exatidão, porém, com o passar do tempo, a sua imprecisão fará com ele marque o tempo com grandes erros.
Um instrumento impreciso é também inexato. Mesmo que ele esteja exato, com o tempo ele se afasta do valor
verdadeiro e dará grande erro.
Outro exemplo é o hodômetro de um automóvel, que pode ter até seis algarismos significativos para
indicar a distância percorrida através da contagem de rotações do eixo. A exatidão de sua indicação depende de
como as rotações são contadas e de como as rotações refletem a distância percorrida. O contador pode não ter erros
e ser exato porém a distância percorrida depende, dentre outros fatores, do diâmetro e do desgaste dos pneus.
8.8. Precisão Necessária
a) Instrumentos de Processo
Quando se faz o projeto de uma planta, o projetista deve estabelecer as precisões dos instrumentos de
medição e controle do processo, compatíveis com as especificações do produto final. Nem sempre isso é feito com
critério técnico, pois essa definição requer conhecimentos de projeto, processo, instrumentação, controle e
estatística.
Por insegurança, há uma tendência natural de se estabelecer as classes de precisão maiores possíveis, sem
nenhum critério consistente com os resultados finais e até sem saber se o instrumento com tal precisão é
comercialmente disponível. Por exemplo, pretender que uma indicação de temperatura tenha ,incerteza de ± 0,1 oC,
quando o processo requer incerteza de ± l oC implica, no presente, custo mais elevado do indicador e, no futuro,
problemas freqüentes da operação com a instrumentação para recalibrações freqüentes e desnecessárias do
instrumento.
Mesmo depois de especificado o instrumento, não se tem o rigor de verificar se o instrumento comprado
está de conformidade com a precisão especificada. Às vezes, compra-se o instrumento com precisão pior que a
necessária e haverá problemas futuros com a especificação do produto. Também é freqüente comprar instrumento
com precisão melhor que a necessária. Neste caso, além do obvio custo mais elevado, haverá problemas técnicos de
especificação do produto, pois a tentativa de se obter um controle melhor que o necessário é uma causa de perda de

27. controle. Também não há uma preocupação de se ter instrumentos com precisões iguais em uma malha de medição
ou no sistema total de controle. A precisão de uma malha de instrumentos é sempre pior que a precisão do
instrumento da malha de pior precisão. Como conseqüência, haverá desperdício de dinheiro na compra de
instrumentos com precisão além da necessária.
b) Instrumentos de Teste e, Calibração
A partir da classe de precisão dos instrumentos de medição e controle da planta, o pessoal de metrologia e
de instrumentação deve montar um laboratório de calibração e aferição com padrões e instrumentos de referência
para calibrar os instrumentos de processo. Os instrumentos de aferição e calibração devem ter classe de precisão de
4 a 10 vezes melhor que a classe dos instrumentos a serem aferidos e calibrados. Quando se usa um instrumento
padrão com incerteza de 4 vezes menor, o seu preço é menor que um de 10 vezes, porém, a sua incerteza passa para
o instrumento calibrado. Quando se usa um instrumento padrão com incerteza de 10 vezes menor, o seu preço é
maior que um de 4 vezes, porém, a sua incerteza não passa para o instrumento calibrado.
Atualmente, no Brasil, é freqüente a modernização da instrumentação de medição e controle da planta,
por exemplo, passando de instrumentação pneumática ,para eletrônica analógica, de eletrônica analógica para digital
e até de pneumática para eletrônica digital. Nestas trocas de instrumentação, a classe de precisão pode aumentar de
fatores de 10 e até de 100. Nestas situações, é obrigatória a modernização e melhoria dos instrumentos de teste e de
calibração.
Tudo se resume a uma questão de consistência:
1. O ideal é ter instrumentos de processo com classe de precisão ± n % e instrumentos de teste e calibração com
classe de ± 0,n % (10 vezes melhor), pois a incerteza do padrão não passa para o instrumento calibrado;
2. Quando a precisão dos instrumentos de processo tem classe de precisão de ± 0,n % e os instrumentos de
calibração e teste tem classe de ± n % (10 vezes pior), tem-se a situação ridícula onde o padrão é pior que o
instrumento sendo calibrado. A incerteza de ± n % passa para os instrumentos de medição durante a calibração.
Não adiantou nada investir muito dinheiro no instrumento de medição e não investir no instrumento de
calibração;
3. Quando a precisão dos instrumentos de processo tem classe de precisão de ± n % e os instrumentos de calibração
e teste tem classe de ± n % (iguais), a incerteza final das medições feitas com os instrumentos calibrados é de ±
2n % (± n % devidos ao instrumento em si mais ± n % devidos ao padrão de calibração).
Estas comparações feitas entre as classes de precisão dos instrumentos de medição com os instrumentos
padrão de trabalho se aplicam exatamente para as outras interfaces da escada de rastreabilidade da calibração, como
entre padrões de trabalho e padrões de laboratório, entre padrões de laboratório e padrões externos secundários,
sucessivamente até chegar aos padrões nacionais e internacionais.
c) Projeto, Produção e Inspeção
A especificação de produto ou instrumento envolve as áreas de projeto, produção e inspeção. O projetista
pensa no produto ideal, o homem da produção quer a máxima produção possível e o inspetor julga se o produto final
está dentro das especificações nominais. Cada uma dessas pessoas tem uma visão diferente da tolerância da
especificação do produto.
O projetista trata de condições ideais, assumindo instrumentos e equipamentos novos, operadores bem
treinados, supervisão competente, instrumentos calibrados, matérias-primas dentro das especificações nominais. A
partir desta visão, suas tolerâncias são pequenas e às vezes, não atingíveis na prática com o grau de economia do
processo industrial. Pode ser até que as condições ideais do processo possam ser conseguidas durante alguma parte
do processo mas nunca por longo período de tempo.
O homem de produção sabe, de sua experiência prática, que o operador falha, a matéria-prima não é
constante, o equipamento não está ajustado corretamente, o instrumento perde a calibração e tudo isso contribui para
o produto final se afastar das especificações nominais. E para isso ocorrer menos freqüentemente, ele exige
tolerâncias maiores. Ele "faz o melhor que pode", mas nem sempre ele avalia como ele pode melhorar o que ele já
faz. Sendo humano e sob pressão para produzir o máximo possível, ele se limita a fazer o que ele acha que é o
melhor.
Entre esta briga de foice no escuro ainda há o inspetor do produto. Psicologicamente, o inspetor tenderá a
uma posição política de compromisso. Quando o inspetor escuta o operador que trabalha no chão de fabrica, ele
será informado que a conformidade com as tolerâncias irá parar a produção e que 0,1 % a mais não irá fazer
nenhuma diferença prática. Quando o inspetor escuta o projetista que trabalho no ar condicionado do escritório, ele
será informado que a produção deverá produzir de .conformidade com a especificação nominal.

28. Não se pode relaxar a inspeção, pois assim ela perderia sua validade. Porém, as especificações das
tolerâncias devem ser estabelecidas com critério técnico, resultando em produtos usáveis e economicamente viáveis.
Quando se tem tolerâncias pequenas que são desrespeitadas sem nenhuma conseqüência grave, cria uma
cultura nociva de falta de respeito a especificações por parte do pessoal de produção e inspeção. Às vezes, é
importante que as especificações criticas sejam cumpridas. Se o pessoal da inspeção e produção tende a não
respeitar as especificações do projeto, porque elas são difíceis de serem satisfeitas e por que ele não entende as
razões do rigor, este pessoal igualmente não respeitará as especificações criticas e não críticas.
É muito comum se ouvir "é trabalho do projetista estabelecer o que é necessário; é trabalho do inspetor
testar e aceitar os procedimentos para descobrir se as especificações foram cumpridas; deixe cada lado fazer seu
próprio trabalho". Isto é errado! O projetista deve ter conhecimento do resultado das inspeções e aceitações e as
capacidades da produção e usar estas informações para alterar ou manter as especificações originais. No ambiente
competitivo e de qualidade atual deve haver trabalho de equipe. Resumindo:
1. todas as tolerâncias das especificações devem ser cumpridas;
2. tolerância muito rigorosa aumenta o custo final do produto;
3. tolerância pouco rigorosa também aumenta o custo final do produto, por causa de muitos refugos e retrabalho;
4. tolerância muito rigorosa é difícil de ser conseguida; requer pessoal de operação treinado, instrumentos
calibrados, equipamentos ajustados, materiais-primas constantes e processos de produção mais complexos;
5. as tolerâncias podem ser diferentes; instrumentos críticos requerem tolerâncias mais rigorosas, instrumentos não
críticos podem ter tolerâncias menos rigorosas;
6. as tolerâncias devem ser coerentes entre si; instrumentos de mesma malha de medição devem ter tolerâncias de
mesma ordem de grandeza;
7. a tolerância final do malha não será melhor que a maior tolerância de algum instrumento, durante todo o tempo;
8. as tolerâncias devem ser estabelecidas de comum acordo e envolvendo o pessoal de projeto, produção e
inspeção;
9. deve haver controle estatístico do processo para avaliar as tolerâncias, mantendo-as, aumentando-as ou
diminuindo-as em função dos resultados obtidos.
8.9. Rangeabilidade
Tão importante quanto à precisão e exatidão do instrumento, é sua rangeabilidade. Em inglês, há duas
palavras, rangeability e turndown para expressar aproximadamente a extensão de faixa que um instrumento pode
medir dentro de uma determinada especificação. Usamos o neologismo de rangeabilidade para expressar esta
propriedade.
Em instrumentação, é difícil medir os seguintes valores de qualquer quantidade:
1. valores muito pequenos;
2. valores muito grandes;
3. faixas muito estreitas.
Faixas muito estreitas são difíceis pois o ganho do instrumento é muito grande e portanto, há muita
instabilidade. Os valores extremos da faixa, muito pequenos e muito grandes, são difíceis por causa da grande
sensibilidade necessária.
Na medição de qualquer quantidade é comum se escolher a faixa de medição conveniente, de modo que o
instrumento tenha a mesma dificuldade de deteção em toda a faixa. Mesmo, assim, principalmente na medição de
vazão, o comportamento do instrumento depende do valor medido. Na prática, há limite inferior da vazão medida,
abaixo do qual é possível se fazer a medição, porém, a precisão se degrada e aumenta muito.
Para expressar a faixa de medição adequada do instrumento define-se o parâmetro rangeabilidade.
Rangeabilidade é a relação da máxima medição sobre a mínima medição, dentro uma determinada precisão. Na
prática, a rangeabilidade estabelece a menor medição a ser feita, depois que a máxima é determinada. A
rangeabilidade está ligada à relação matemática entre a saída do medidor e a variável medida. Instrumentos lineares
possuem maior rangeabilidade que os medidores quadráticos (saída do medidor proporcional ao quadrado da
medição).
Por exemplo, o instrumento com precisão expressa em percentagem do fundo de escala tem o erro
relativo aumentando quando se diminui o valor medido. Para .estabelecer a faixa aceitável de medição, diz-se que
sua rangeabilidade é de 3:1, ou seja, só são aceitáveis medições acima de 30% até 100 % da medição, arbitrando-se
a precisão aceitável em ± 0,3%. Pode-se medir valores abaixo de 30 %, porém, o erro é maior que ± 0,3%. Por
exemplo, o erro é de 10 % quando se mede 10 % do valor máximo; o erro é de 100 % quando se mede 1 % do valor
máximo.
Não se pode medir em toda a faixa por que o instrumento é não linear e tem um comportamento
diferenciado no início e no fim da faixa de medição. Geralmente, a dificuldade está na medição de pequenos
valores. Um instrumento com pequena rangeabilidade é incapaz de fazer medições de pequenos valores da variável.

29. A sua faixa útil de trabalho é acima de determinado valor; por exemplo, acima de 10 % (rangeabilidade10: 1), ou de
33% (3: 1).
Em medição, a , rangeabilidade se aplica principalmente a medidores de vazão. Sempre que se
dimensiona um medidores vazão e se determina a vazão máxima, automaticamente há um limite de vazão mínima
medida, abaixo do qual é possível fazer medição, porém, com precisão degradada.
Em controle de processo, o conceito de rangeabilidade é também muito usado em válvulas de controle.
De modo análogo, define-se rangeabilidade da válvula de controle a relação matemática entre a máxima vazão
controlada sobre a mínima vazão controlada, com o mesmo desempenho. A rangeabilidade da válvula está
associada à sua característica inerente. Na válvula linear, cujo ganho é uniforme em toda a faixa de abertura da
válvula, sua rangeabilidade é cerca de 10:1. Ou seja, a mesma dificuldade e precisão que se tem para medir e
controlar 100 % da vazão, tem se em 10 %. A válvula de abertura rápida tem uma ganho muito grande em vazão
pequena, logo é instável o controle para vazão baixa. Sua rangeabilidade vale 3:1. A válvula com igual
percentagem, cujo ganho em vazão baixa é pequeno, tem rangeabilidade de 100: 1.
A rangeabilidade depende da relação matemática entre a entrada e saída do instrumento de medição.
Medidores lineares possuem rangeabilidade típica de 10:1. Ou seja, pode-se medir de 10 a 100 % da faixa
com o mesmo desempenho. Medidores cuja saída é função do quadrado da entrada, como a vazão e a pressão
diferencial gerada pela placa de orifício, a rangeabilidade é de 3:1. Na medição de vazão com placa de orifício não
se melhora rangeabilidade colocando-se um extrator de raiz quadrada na malha de medição. Embora a escala do
instrumento passe para linear, eliminando a dificuldade de se ler pequenos valores, o extrator de raiz quadrado terá a
mesma dificuldade para detetar pequenos valores. O modo clássico de melhorar a rangeabilidade da medição de
vazão com placa de orifício é usar dois transmissores de pressão diferencial. Na faixa de 0 a 100 % da vazão, usa-se
um transmissor para a faixa baixa, de 0 a 30%, de modo que ele possa medir os valores da vazão de 10 a 30%. O
segundo transmissor calibrado para a faixa mais alta irá medir os valores da vazão de 30 a 100 %. Deste modo, o
sistema pode medir de 10 a 100 % do valor da vazão.
Outro modo de aumentar a rangeabilidade da medição de vazão com placa de orifício é usar transmissor
inteligente, cuja rangeabilidade é maior do que a do convencional.
9. Erros da Medição
9.1. Introdução
É impossível fazer uma medição sem erro ou incerteza. Na realidade, o que se procura é manter os erros
dentro de limites toleráveis e estimar seus valores com exatidão aceitável. Cada medição é influenciada por muitas
incertezas, que se combinam para produzir resultados espalhados. As incertezas da medição nunca podem ser
completamente eliminadas, pois o valor verdadeiro para qualquer quantidade é desconhecido. Porém, o valor
provável do erro da medição pode ser avaliado. É possível definir os limites dentro dos quais o valor verdadeiro de
uma quantidade medida se situa em um dado nível de probabilidade.
O erro é a diferença algébrica entre a indicação e o valor verdadeiro convencional. O valor verdadeiro é
o valor da variável medida sem erro, ideal. Erro é a quantidade que deve ser subtraída algebricamente da indicação
para dar o valor ideal.
Se A é um valor exato e a o valor aproximando medido, então o erro é o desvio do valor aproximando do
exato. Matematicamente : e = A - a.
Sob o ponto de vista matemático, o erro pode ser positivo ou negativo. Um erro positivo denota que a
medição é maior que o valor ideal. O valor ideal é obtido subtraindo-se este valor do indicado. Um erro negativo
denota que a medição do instrumento é menor que o valor ideal. O valor ideal é obtido somando-se este valor ao
indicado.
Por exemplo, o comprimento de 9,0+0,2-0,1 mm significa que o valor verdadeiro do comprimento fica
entre 8,9 (9,0 - 0, 1) e 9,2 (9,0 + 0,2) mm.
Na prática, considera-se somente um único erro absoluto máximo, de modo que o valor medido seja dado
por (A ± e) = a.
9.2. Tipos de Erros
Os erros da medição e do instrumento podem ser classificados sob vários critérios, como expressão
matemática, resposta no tempo, responsabilidade, causa e previsibilidade. É possível haver grande superposição de
erros. Por exemplo, um erro pode ser simultaneamente estático, sistemático, previsível, intrínseco ao instrumento e
devido ao ajuste de zero.
a) Expressão Matemática

30. Quanto à expressão matemática, os erros podem ser classificados como :
1. absolutos;
2. relativos.
b) Tempo
Quanto ao tempo, os erros podem ser classificados como :
1. dinâmicos;
2. estáticos.
c) Origem
Quanto à origem, os erros estáticos podem ser classificados como :
1. grosseiros;
2. sistemáticos;
3. aleatórios.
d) Sistemáticos
Os erros sistemáticos podem ser divididos em :
1. intrínsecos ao instrumento;
2. influência;
3. modificação.
e) Intrínsecos ao Instrumento
Os erros intrínsecos ao instrumento podem ser :
1. determinados;
2. indeterminados.
f) Determinados
Por sua vez, os erros do instrumento determinados podem ser:
1. zero;.
2. largura de faixa ou ganho;
3. angularidade;
4. quantização.
g) Indeterminados
Os erros indeterminados poder ser devidos a :
1. uso e desgaste;
2. atrito;
3. inércia.
h) Influência
Os erros de influência podem ter diferentes naturezas, como :
1. mecânica;
2. elétrica;
3. física;
4. química.
9.3. Erro Absoluto e Relativo
Erro absoluto é simplesmente o desvio da medição, tomado na mesma unidade de engenharia da medição.
No exemplo de 9,0 ± 0,1 mm, o erro absoluto é de O,1 mm. O erro absoluto não é uma característica conveniente da
medição. Por exemplo, o erro absoluto de 1 mm pode ser muito pequeno ou muito grande, relação ao comprimento
medido.
Por exemplo,
1 mm de erro em 100 mm vale 1 %
1 mm de erro em 10 mm vale 10 %
1 mm de erro em 1 mm vale 100 %
Assim, a qualidade de uma medição é melhor caracterizada pelo erro relativo, tomado como :

31. e e
a r = ×100%
onde :
er é o erro relativo;
e é o erro absoluto;
a é o valor da grandeza medida.
O erro relativo é adimensional e geralmente expresso em percentagem.
A precisão entre ± l% e ± 10 % é geralmente suficiente para a maioria das aplicações residenciais e até
industriais; em aplicações científicas tem-se ± 0,01 a ± 0,1 %.
O erro absoluto pode assumir valores negativos e positivos, diferente do valor absoluto do erro, que
assume apenas valores positivos.
9.4. Erro Dinâmico
Erro dinâmico é aquele que depende do tempo. Quando uma medição altera seu valor significativamente
durante a medição, ela pode ter erros dinâmicos.
O erro dinâmico mais comum é devido ao tempo de resposta ou tempo característico do instrumento,
quando há atrasos na variável medida. O erro dinâmico pode desaparecer naturalmente com o transcorrer do tempo
ou quando as condições de operação se igualarem às condições especificadas para uso.
Por exemplo, quando se faz a medição de temperatura sem esperar que o sensor atinja a temperatura
medida, há erro dinâmico que desaparece quando a temperatura do sensor for igual a temperatura do processo que se
quer medir. Se a temperatura leva 3 minutos para atingir o valor final medido, qualquer medição antes deste tempo
apresentará erro dinâmico. Se a temperatura estiver subindo, todas as medições antes de 3 minutos serão menores
que a temperatura medida.
Quando se faz a medição de um instrumento eletrônico, sem esperar que ele se aqueça e se estabilize,
tem-se também um erro de medição que desaparecerá quando houver transcorrido o tempo de aquecimento (warm
up) do instrumento.
O instrumento pode apresentar erro de calibração a longo prazo, devido ao envelhecimento dos
componentes. Tais erros dinâmicos são chamados também de desvios (drift). Porem, neste caso, os tempos
envolvidos são muito longos, como meses ou anos.
O erro dinâmico pode ser eliminado, conhecendo-se os tempos de resposta do instrumento, constante de
tempo da variável medida e condições previstas para entrada em regime permanente do instrumento medidor. Esse
tipo de erro, que pode ser grosseiro e facilmente evitável, pode ser considerado como um erro do operador.
Uma questão associada com o erro dinâmico é o atraso de bulbos e poços de temperatura e selos de
pressão. Teoricamente, um bulbo e um poço de temperatura apenas introduzem atraso na medição da temperatura.
Se a temperatura fosse constante, depois do tempo de ancoro, a temperatura com o bulbo e o poço seria igual à
temperatura sem bulbo e poço. Como há uma variabilidade natural da temperatura constante, na prática a colocação
de bulbo e poço introduzem erro de medição. A questão é análoga com a medição de pressão e o seio. Na prática, o
selo de pressão introduz um erro de medição. Como regra geral tem-se: tudo que é colocado na malha de medição
introduz uma parcela do erro final.
9.5. Erro Estático
Erro estático é aquele que independe do tempo. Quando uma medição não altera seu valor
substancialmente durante a medição, ela está sujeita apenas aos erros estáticos.
Os erros estáticos são de três tipos diferentes:
1. erros grosseiros;
2. erros sistemáticos;
3. erros aleatórios.

32. 9.6. Erro Grosseiro
O erro grosseiro é também chamado de acidental, do operador, de confusão ou de lapso, freak ou outlier.
A medição com um erro grosseiro é aquela que difere muito de todas as outras do conjunto de medições.
Muitas medições requerem julgamentos pessoais. Exemplos incluem a estimativa da posição do ponteiro
entre duas divisões da escala, a cor de uma solução no final de uma analise química ou o nível de um líquido em
uma coluna liquida. Julgamentos deste tipo estão sujeitos a erros uni direcionais e sistemáticos. Por exemplo, um
operador pode ler o ponteiro consistentemente alto; outro pode ser lento em acionar um cronômetro e um terceiro
pode ser menos sensível às mudanças de cores. Defeitos físicos são geralmente fontes de erros pessoais
determinados.
Uma fonte universal de erro pessoal é o preconceito. A maioria das pessoas, independente de sua
honestidade e competência, tem uma tendência natural de estimar as leituras da escala na direção que aumenta a
precisão em um conjunto de resultados. Quando se tem uma noção preconcebida do valor verdadeiro da medição,
subconsciente mente o operador faz os resultado cair próximo deste valor.
A polarização é outra fonte de erro pessoal que varia consideravelmente de pessoa para pessoa. A
polarização mais comum encontrada na estimativa da posição de um ponteiro em uma escala envolve uma
preferência para os dígitos 0 e 5. Também prevalente é o preconceito de favorecer pequenos dígitos sobre grandes e
números pares sobre os ímpares.
A vantagem dos instrumentos digitais sobre os analógicos é que sua leitura independe de julgamentos,
eliminando-se a polarização.
A maioria dos erros pessoais pode ser minimizada pelo cuidado e auto-disciplina. É um bom hábito
verificar sistematicamente as leituras do instrumento, os fatores e os cálculos.
A maioria dos erros grosseiros é pessoal e é causada pela falta de atenção, preguiça ou incompetência.
Os erros grosseiros podem ser aleatórios mas ocorrem raramente e por isso eles não são considerados como erros
indeterminados. Fontes de erros grosseiros incluem: erros aritméticos, transposição de números em dados de
registro, leitura de uma escala ao contrário, troca de sinal, uso de uma escala errada ou falta de sorte. Alguns erros
grosseiros afetam somente uma medição. Outros, como o uso de uma escala errada, afetam todo o conjunto das
medições replicadas.
Como a falta de cuidado causa a maioria dos erros pessoais, eles podem ser eliminados através da
autodisciplina. Muitos operadores tem a prática de reler um instrumentos depois da primeira leitura ter sido anotada
e então comparar as duas leituras para descobrir erros.
Erros grosseiros podem também ser provocados pela interrupção momentânea da alimentação dos
instrumentos.
O erro grosseiro causado pelo operador é devido a enganos humanos, tais como :
1. leitura sem cuidado;
2. anotação equivocada;
3. aplicação errada de fator de correção;
4. engano de fator de escala e de multiplicação;
5. extrapolação ou interpelação injustificada;
6. arredondamento mal feito;
7. erros de computação.
Alguns erros de operador podem ser sistemáticos e previsíveis, quando provocados por vicio ou
procedimento errado do mesmo operador. Maus hábitos podem provocar erros sistemáticos. A solução é colocar
mais de uma pessoa para fazer as medições. Por exemplo, o erro de paralaxe da leitura é devido à postura errada do
observador frente a escala do instrumento.
É um erro grosseiro confundir números e errar a posição do marcador decimal. É catastrófico ler, por
exemplo, 270 graus em vez de 27,0 graus no mapa de vôo de um avião (já houve um acidente de aviação, no norte
do Brasil, onde, segundo o laudo da companhia aérea, o comandante cometeu esse erro grosseiro).
Alguns técnicos acham que fazer 10 medições da mesma grandeza, nas mesmas condições, com o mesmo
instrumento e lidas pela mesma pessoa é inútil, pois todos os valores vão ser iguais. Elas desconhecem a
variabilidade da constante. Ou seja, na natureza até as constantes variam levemente em tomo do valor constante.
Em tabelas de calibração, é freqüente encontrar números inventados e repetidos, sem que o instrumentista tenha
feito realmente as medições. A rotina pode levar o operador a não fazer efetivamente as leituras e a inventá-las, pois
o processo está normal e os valores esperados já são conhecidos.
Os erros grosseiros normalmente se referem a uma única medição, que deve ser desprezada, quando
identificada. Ele é imprevisível e não adianta ser tratado estatisticamente.
O erro grosseiro ou de operação pode ser evitado através de:
1. treinamento;
2. maior atenção na operação;

33. 3. menor distração;
4. menor cansaço;
5. maior motivação;
6. melhoria nos procedimentos.
9.7. Erro Sistemático
Erro sistemático é também chamado de consistente, fixo, determinável, previsível, avaliável e de
polarização (bias). As características do erro sistemático são as seguintes:
1. se mantém constante, em valor absoluto e sinal quando se fazem várias medições do mesmo valor de uma da
variável, sob as mesmas condições;
2. varia de acordo com uma lei definida quando as condições variam;
3. é devido aos efeitos quantificáveis que afetam a todas as medições;
4. é devido a uma causa constante;
5. é mensurável;
6. pode ser eliminado pela calibração.
Os erros sistemáticos podem ser constantes ou dependentes do valor da variável medida. O erro
determinado constante independe do valor da quantidade medida. Os erros constantes se tomam mais sérios quando
o valor da quantidade medida diminui, pois o erro relativo fica maior. O erro proporcional aumenta ou diminui na
proporção do valor da quantidade medida. Uma causa comum de erros proporcionais é a presença de contaminantes
na amostra.
Os erros sistemáticos causam a média de um conjunto de medições se afastar do valor verdadeiro
aceitável. O erros sistemáticos afetam a exatidão dos resultados. Os erros sistemáticos podem ser devidos:
1. aos instrumentos;
2. às condições de modificação;
3. às condições de interferência do ambiente.
a) Erro Inerente ao Instrumento
Os erros sistemáticos inerentes ao instrumento podem ser determinados ou indeterminados. Os erros
sistemáticos do instrumento determinados são devidos principalmente à calibração. Como estão relacionados à
calibração, eles podem se referir aos pontos de zero, largura de faixa e não-linearidades provocadas pela
angularidade dos mecanismos.
Os erros do instrumento indeterminados são inerentes aos mecanismos de medição, por causa de sua
estrutura mecânica, tais como os atritos dos mancais e rolamentos dos eixos moveis, a tensão irregular de molas, a
redução ou aumento da tensão devido ao manuseio incorreto ou da aplicação de pressão excessiva, desgaste pelo
uso, resistência de contato, atritos, folgas.
Os erros sistemáticos do instrumento determinados e devidos à calibração podem se referir a erro de:
1. determinação,
2. hipótese
3. histórico
4. zero
5. largura de faixa
6. angularidade
7. quantização.
O erro de determinação resulta da calibração incorreta ou do cálculo inadequado.
O erro de hipótese aparece quando se espera que a medição siga uma determinada relação característica
diferente da real.
O erro histórico são resultantes do uso, do desgaste, do envelhecimento dos materiais, de estragos, de má
operação, de atritos, de folgas nos mecanismos e nas peças constituintes do instrumento.
O erro de zero é aquele apresentado pelo instrumento quando a entrada está no valor de início de escala.
É expresso em % de largura de faixa.
O desvio da largura de faixa ou do ganho do instrumento aparece quando a inclinação da curva real é
diferente da ideal. É expresso em % da largura de faixa.
A não linearidade é o desvio da lei da resposta real de uma reta ideal e esperada. Linearidade só existe
uma, mas há um número incontável de não-linearidades. Em instrumentos mecânicos a balanço de movimentos,
tem-se o erro de angularidade, que é um afastamento da linearidade devido aos ângulos retos não estarem retos.
O erro de quantização se refere a leitura digital e resulta do fato de tomar discreto o valor de saída da
medida.

34. Os erros sistemáticos intrínsecos do instrumento podem ser eliminados ou diminuídos principalmente
através da :
1. calibração;
2. seleção criteriosa do instrumento;
3. aplicação de fatores de correção.
b) Erro de Influência
Os erros sistemáticos de influência ou interferência são causados pelos efeitos externos ao instrumento,
tais como as variações ambientais de temperatura, pressão barométrica e umidade. Os erros de influência são
reversíveis e podem ler de natureza mecânica, elétrica, física e química.
Os erros mecânicos são devidos à posição, inclinação, vibração, choque e ação da gravidade.
Os erros elétricos são devidos às variações da voltagem e freqüência da alimentação. As medições
elétricas sofrem influência dos ruídos e do acoplamento eletromagnético de campos.
Também o instrumento pneumático pode apresentar erros quando a pressão do ar de alimentação fica fora
dos limites especificados. Sujeiras, umidade e óleo no ar de alimentação também podem provocar erros nos
instrumentos pneumáticos.
Os efeitos físicos são notados pela dilatação térmica e da alteração das propriedades do material.
Os efeitos químicos influem na alteração da composição química, potencial eletroquímico, no pH.
O sistema de medição também pode introduzir erro na medição, por causa do modelo, da configuração e
da absorção da potência. Por exemplo, na medição da temperatura de um gás de exaustão de uma máquina :
1. a temperatura do gás pode ser não uniforme, produzindo erro por causa da posição do sensor;
2. a introdução do sensor, mesmo pequeno, pode alterar o perfil da velocidade da vazão;
3. o sensor pode absorver (RTD) ou emitir (termopar) potência, alterando a temperatura do gás.
Os efeitos da influência podem ser de curta duração, observáveis durante uma medição ou são
demorados, sendo observados durante todo o conjunto das medições.
Os erros de influência podem ser eliminados ou diminuídos pela colocação de ar condicionado no
ambiente, pela selagem de componentes críticos, pelo uso de reguladores de alimentação, pelo uso de blindagens
elétricas e aterramento dos circuitos.
c) Erro de Modificação
A diferença conceitual entre o erro de interferência e o de modificação, é que a interferência ocorre no
instrumento de medição e o de modificação ocorre na variável sendo medida.
O erro sistemático de modificação é devido à influência de parâmetros externos que estão associados a
variável sob medição. Por exemplo, a pressão exercida por uma coluna de líquido em um tanque depende da altura,
da densidade do líquido e da aceleração da gravidade. Quando se mede o nível do líquido no tanque através da
medição da pressão diferencial, o erro devido a variação da densidade do líquido é um erro de modificação. Outro
exemplo, é na medição de temperatura através de termopar. A milivoltagem gerada pelo termopar depende da
diferença de temperatura da medição e da junta de referência. As variações na temperatura da junta de referência
provocam erros na medição. Finalmente, a medição da vazão volumétrica de gases é modificada pela pressão
estática e temperatura.
O modo de eliminar os erros de modificação é fazer a compensação da medição. Compensar uma
medição é medir continuamente a variável que provoca modificação na variável medida e eliminar seu efeito,
através de computação matemática. No exemplo da medição de nível com pressão diferencial, mede-se também a
densidade variável do líquido e divide-se este sinal pelo sinal correspondente ao da pressão diferencial. Na medição
de temperatura por termopar, a temperatura da junta de referência é continuamente medida e o sinal correspondente
é somado ao sinal da junta de medição. Na medição de vazão compensada de gases, medem-se os sinais
proporcionais à vazão, pressão e temperatura. Os sinais são computados de modo que as modificações da vazão
volumétrica provocadas pela pressão e temperatura são canceladas.
d) Erro Causado Pelo Sensor
O elemento sensor do instrumento pode também causar erros na medição. Por exemplo, a introdução do
poço termal causa turbulência na vazão, a colocação de um bulbo de temperatura absorve energia do processo, a
colocação da placa de orifício produz uma ,perda de carga na linha, a colocação de um amperímetro introduz uma
resistência parasita no circuito elétrico.

35. e) Erro Causado Pelo Instrumento
O próprio instrumento de medição pode introduzir erro na medição. Por exemplo, o amperímetro que é
inserido no circuito elétrico para medir a corrente que circula pode modificar a corrente medida. Ou seja, a corrente
que circula no circuito sem o amperímetro é diferente da corrente do circuito com o amperímetro. A resistência
interna no amperímetro modificou a corrente do circuito. Esse erro é devido ao casamento das impedâncias do
circuito e do amperímetro. O amperímetro deve ter uma impedância igual a zero. Amperímetro com resistência
interna zero não modifica a corrente medida. Analogamente, a impedância do voltímetro pode alterar a voltagem a
ser medida. A impedância ideal do voltímetro é infinita. Voltímetro com impedância infinita não introduz erro na
medição da voltagem. Nestas aplicações, diz-se que o instrumento de medição carregou o circuito; o instrumento
de medição é uma carga adicional ao circuito.
9.8. Erro Aleatório
Os erros aleatórios são devidos à probabilidade e chance. Eles são imprevisíveis e aparecem por causas
irregulares e probabilísticas. Eles são diferentes em medições repetidas do mesmo valor de uma quantidade medida,
sob as mesmas condições.
Os erros aleatórios causam as medições se espalharem mais ou menos e simetricamente em tomo do valor
médio. Os erros aleatórios afetam a precisão das medições.
Há muitas fontes deste tipo de erro, mas nenhuma delas pode ser positivamente identificada ou medida,
porque muitas delas são pequenas e não podem ser detectadas individualmente. O efeito acumulado dos erros
indeterminados individuais, porém, faz os dados de um conjunto de medições replicadas flutuarem aleatoriamente
em tomo da média do conjunto. As causas dos erros aleatórios são devidas a :
1. variabilidade natural da constante;
2. erros intrínsecos ao instrumento dependentes da qualidade dos circuitos e mecanismos;
3. erros irregulares devidos à histerese, banda morta, atrito, backlash;
4. Os erros intrínsecos indeterminados relacionados com o desgaste, o uso, o atrito e a resistência de contato;
5. erros de influência que aparecem de uma variação rápida de uma variável de influência.
O erro de histerese é o desvio que depende da direção de aproximação da medição, ou seja, o valor da
medição é diferente para a aproximação por cima ou por baixo do valor medido. A histerese pode ser provocada por
atrito, características de materiais magnéticos, backlash, folgas.
O erro de banda morta é aquele provocado quando se altera a variável medida e a indicação do
instrumento se mantém constante. Banda morta é a faixa de variação da entrada que não produz nenhum efeito
observável na saída do instrumento. A banda morta é produzida por atrito, backlash ou histerese.
Backlash é máxima distância ou ângulo que qualquer peça de um sistema mecânico pode ser movida em
uma direção sem aplicação de força ou movimento apreciável para uma próxima peça em uma seqüência mecânica.
Toda medição possui um erro. Quando são tomados todos os cuidados para eliminar os erros de operação
e de calibração, restam os erros aleatórios. Os erros aleatórios não podem ser eliminados, mas estatisticamente
conhecidos. O seu tratamento é feito por métodos estatísticos, fazendo-se muitas medições, verificando a
distribuição e a freqüência da ocorrência.
A determinação do erro aleatório se baseia em valores médios, medianas, desvios padrão e distribuição
normal.
Se o objetivo do sistema é ter medições repetitivas e não necessariamente exatas, é importante apenas
reduzir o erro aleatório; não se importando muito com o erro de sistemático. Ou seja, há sistemas onde o que
importa é a repetibilidade e a precisão, sendo suficiente a medição inexata.
Inversamente, se o interesse do sistema é ter o valor exato da medição, pois se quer os valores absolutos,
como na compra e venda de produtos, além da repetibilidade se requer a exatidão.
9.9. Erro Resultante Final
O erro na medição não está somente no instrumento de indicação (display) mas em todos os componentes
da malha de medição, como sensor, elemento condicionador de sinal, linearizador e filtro. Uma questão importante
levantada é: qual o erro total do sistema ou da malha?
A precisão da medição pode assim ser definida como a soma dos erros sistemáticos e aleatórios de cada
componente do sistema ou da malha. Isto é uma hipótese pessimista, onde se admite que todos os erros são na
mesma direção e se acumulam.
Alguém mais otimista poderia estabelecer a precisão final do sistema como igual à pior precisão entre
os componentes. Ou seja, considera-se somente a precisão do pior instrumento e desprezam-se as outras precisões
melhores.

36. Pode-se ainda determinar a precisão final como a média ponderada das precisões individuais.
Enfim, não há uma regra fixa ou recomendação de como proceder. É uma questão de bom senso.
Quando realmente se quer saber a precisão real do sistema, deve-se usar um padrão que dê diretamente o valor
verdadeiro e comparar com a leitura final obtida.
Para se ter uma idéia qualitativa de como pequenos erros produzem uma incerteza total, imagine uma
.situação em que quatro erros pequenos se combinam para dar um erro total. Seja cada erro com uma igual
probabilidade de ocorrer e que cada um pode fazer o resultado final ser maior ou menor por um valor ±U.
A tabela mostra todas os modos possíveis dos quatro erros serem combinados para dar o desvio
indicado da média. Somente uma combinação de erros dá o desvio de +4U, quatro combinação dão um desvio de
+2U e seis combinações dão um desvio de 0U. Os erros negativos tem a mesma combinação. Esta relação de
1:4:6:4:1 é uma medida da probabilidade de um desvio de cada valor. Quando se aumenta o número de
medições, pode-se esperar uma distribuição de freqüência como a mostrada na figura. A ordenada no gráfico é a
freqüência relativa de ocorrência de cinco combinações possíveis.
Tab. 3. Combinações Possíveis de 4 Incertezas Iguais
Combinações das
incertezas
Tamanhos dos
Erros
Número de
Combinações
Freqüência Relativa
+UI+U2+U3+U4 4U 1 1/16 = 0,0625
-UI+U2+U3+U4
+UI-U2+U3+U4
+UI+U2-U3+U4 +2U 4 4/16 = 0,250
+UI+U2+U3-U4
-UI-U2+U3+U4
+UI+U2-U3-U4
+UI-U2+U3-U4
-UI+U2-U3+U4 0 6 6/16 = 0,375
-UI+U2+U3-U4
+UI-U2-U3+U4
+UI-U2-U3-U4
-UI+U2-U3-U4
-UI-U2+U3-U4 -2U 4 4/16 = 0,250
-UI-U2-U3+U4
-UI-U2-U3-U4 -4U 1 1/46 = 0,0625
A figura mostra a distribuição teórica para dez incertezas de igual probabilidade. Novamente se verifica
que a ocorrência mais freqüente é a de desvio zero da média. A ocorrência menos freqüente, de máximo desvio 10
U ocorre somente em uma vez em 500 medições.
Cada componente de um sistema ou passo de um procedimento de contribui com algum erro na medição.
Visto como um sistema dinâmico, uma medição não pode ser mais confiável que o componente ou passo menos
confiável. Uma medição não pode ser mais confiável que o componente menos confiável. Um instrumento não
pode ser mais precisão que o módulo menos preciso. O conhecimento das fontes de erros mais importantes e a
consideração do modo em que os erros se propagam são importantes no uso e projeto de instrumentos e
procedimentos.
A propagação do erro aleatório pode ser rastreada matematicamente usando-se uma medida da precisão,
como o desvio padrão e desenvolvendo as equações que descrevem a dinâmica do sistema. O erro sistemático pode
também ser rastreado através do sistema, baseando-se nas equações diferenciais parciais.
10. Calibração dos Instrumentos
10.1. Introdução
A exatidão de qualquer medição é uma comparação da conformidade desta medição com o padrão. A
manutenção de padrões e a calibração de equipamentos de teste é um processo muito caro, mas o desempenho de
todo os sistema depende diretamente da exatidão de cada componente do sistema. Embora o equipamento de

37. medição muito exato seja caro, baratear este equipamento significa piorar o seu desempenho e diminuir sua
precisão.
Os principais motivos para justificar a calibração de um instrumento são:
1. garantia de que a medição do instrumento é exata;
2. melhorar e manter a qualidade do sistema que depende da medição do instrumento;
3. atendimento de exigências legais ou de contratos comerciais, principalmente quando estão envolvidas a compra
e venda de produtos através da medição.
Há algumas confusões clássicas de terminologia em Metrologia. Uma zona de turbulência se refere aos
termos exatidão e precisão; outra, aos termos calibração, aferição e ajuste.
Para alguns, calibrar e aferir possui o mesmo significado para a operação de verificar um atributo do
instrumento e ajustar é a operação que além disso, envolve atuação no instrumento. Para outros a aferição envolve
apenas a verificação de um atributo do instrumento e calibração envolve obrigatoriamente um ajuste. Para outros,
não existe aferição, mas apenas calibração, quando há apenas a verificação do atributo e ajuste, quando há atuação
no instrumento.
Para eliminar estas dúvidas ambigüidades, cada usuário deve definir, em sua empresa, quais os termos a
serem usados, através de uma terminologia coerente. A norma ISO 9000 se refere indistintamente a instrumentos de
calibração e aferição.
10.2. Comprovação Metrológica
Comprovação ou confirmação metrológica é o conjunto de operações necessárias para assegurar-se que
um dado equipamento de medição está em condições de conformidade com os requisitos para o uso pretendido (ISO
10012-1/1993). A comprovação é um termo criado recentemente e inclui, entre outras atividades, calibração,
manutenção, lacração ou marcação com etiqueta.
10.3. Tipos de calibração
a) Calibração Direta e Indireta
A calibração direta com a fonte de entrada conhecida é da mesma ordem de precisão que a calibração
primária. Os equipamentos que são .calibrados diretamente são também usados como dispositivos de calibração
secundária. Por exemplo, uma turbina medidora de vazão pode ser diretamente calibrada, usando uma medição
primária, tal como o método do tanque gravimétrico. Depois, a turbina pode ser usada para a calibração secundária
de outros medidores, tais como o medidor magnético, a placa de orifício.
A calibração indireta é baseada na equivalência de dois diferentes equipamentos que podem ser
empregados para medir uma determinada quantidade física. Por exemplo, a exigência da similaridade dinâmica
entre dois medidores de vazão geometricamente similares é obtida através da igualdade dos números de Reynolds.
Assim, se pode prever o desempenho de um medidor em função do estudo experimental de outro ou se pode calibrar
um medidor usando outro líquido diferente que o do processo.
b) Calibração de Rotina
A calibração de rotina é o procedimento de verificar periodicamente a precisão e o funcionamento do
instrumento, comparando-o com padrões conhecidos e facilmente reproduzíveis. A calibração envolve vários
ajustes, a verificação da leitura e da magnitude da saída.
Na calibração feita segundo procedimentos escritos; tipicamente são executados os seguintes passos:
1. a inspeção visual do instrumento para os defeitos físicos explícitos e óbvios;
2. a verificação do instrumento quanto a instalação, de acordo com as recomendações da literatura do fabricante e
das normas de engenharia;
3. o ajuste de zero, da largura de faixa, da linearidade dos indicadores, quando aplicável;
4. os testes operacionais para detetar defeitos maiores.
10.4. Aspectos Comerciais e Técnicos
A calibração de um instrumento possui dois enfoques:
1. comercial;
2. técnico.

38. O enfoque comercial e de gerenciamento envolve os aspectos de datas, intervalos de calibração,
manutenção de banco de dados atualizados, registro de relatórios e certificados de calibração, garantia da existência
e principalmente do uso dos procedimentos.
O enfoque técnico da calibração envolve as classes de exatidão e precisão relativas do padrão e do
instrumento sob calibração, elaboração técnica dos procedimentos claros e simples, manutenção e preservação dos
padrões, estudo estatístico dos relatórios para verificar erros aleatórios e sistemáticos.
Um programa de calibração enfeixa estes dois aspectos técnico e comercial e cuida de materiais,
equipamentos, instrumentos, procedimentos, condições ambientais e pessoas.
O sistema deve garantir o uso de padrões de referência para calibração do instrumento de medição e teste.
Esta calibração, por sua vez, deve ser rastreável a um laboratório da Rede Brasileira de Calibração credenciado pelo
lnmetro ou ao próprio lnmetro ou ainda ser derivada de valores aceitos nacionalmente como constante física
nacional.
Para garantir uniformidade de desempenho e continuidade operacional, todos os procedimentos
associados à calibração devem ser devidamente documentados. Os parâmetros a serem definidos são:
1. fixar intervalos de calibração adequados e compatíveis com a realidade dos instrumentos, padrões e processos
envolvidos;
2. listar todos os padrões de referência com nomenclatura própria e números de identificação;
3. fornecer ambiente adequado para a calibração, mantendo temperatura, pressão, umidade e dentro de faixas
estreitas e definidas;
4. fazer procedimentos de calibração para todos os instrumentos e padrões;
5. seguir os procedimentos na hora de fazer as calibrações, gerando relatórios e documentos simples, objetivos e
claros;
6. prover meios de verificação dos equipamentos e padrões, incluindo cross-checking, periodicamente;
7. corrigir imediatamente as irregularidades encontradas;
8. usar etiquetas coláveis ou fixáveis, dependuradas, indicando o status da calibração;
9. fazer formulários para serem preenchidos como registros, folhas de dados, relatórios de ensaios, certificados,
comunicação de não-conformidade.
10.5. Calibração interna ou externa
A calibração pode ser feita :
• pelo próprio usuário, principalmente nos níveis .mais baixos, envolvendo os instrumentos de medição, padrões
de trabalho e padrões de laboratório;
• pelo laboratório credenciado da Rede Nacional de Calibração, pelo fabricante do instrumento ou pelo laboratório
nacional ou internacional.
Justifica-se calibrar nas próprias oficinas do usuário:
1. instrumentos comuns, de precisão industrial, que requer um padrão disponível na própria planta;
2. quando a quantidade de instrumentos é muito grande, justificando economicamente ter um laboratório para a
calibração periódica destes instrumentos.
Justifica-se enviar um instrumento para ser calibrado externamente quando :
1. o usuário possui poucos instrumentos;
2. quando a calibração requer padrões com precisão muito elevada e portanto de altíssimo preço;
3. para comparação inter-laboratorial;
4. por exigência legal.
Qualquer quer seja o local da calibração, o responsável final pela calibração é o usuário.
10.6. Requisitos Técnicos da Calibração
A condição fundamental para a calibração válida é que o padrão de referência esteja calibrado (exato) e
que seja, por construção, de melhor qualidade (preciso) que o aparelho sob calibração.
A calibração correta e confiável de um instrumento ou de um padrão deve atender aos seguintes
requisitos:
1. se basear na replicação das medidas, usando-se as medições como base de decisão;
2. ter padrões rastreados para comparação das medições feitas;
3. ser feita em ambiente com temperatura, pressão e umidade controladas;
4. ser feita por especialista habilidoso e experiente;
5. seguir procedimentos claros e objetivos, escritos pelo executante da calibração;
6. possuir um período de tempo de validade, após o qual deve ser refeita;

39. 7. ter registros documentados e arquivados para evidenciar sua execução.
Há pessoas que pensam (erradamente) que estas exigências da calibração são novas e impostas pelas
normas ISO 9000. Estas mesmas pessoas acham que as calibrações de instrumentos não pertencentes ao Sistema de
Qualidade não necessitam destas exigências e principalmente podem ser usados padrões não rastreados. Qualquer
calibração para ser válida e confiável deve satisfazer as exigências acima.
a) Condições Ambientais
As condições de calibração do instrumento ou padrão inferior devem ser as recomendadas pelos
procedimentos e pelos fabricantes do instrumento.
A área deve ser limpa, sem vibração mecânica, sem interferências eletrostáticas e eletromagnéticas
quando houver envolvimento de equipamentos elétricos e com a temperatura na faixa de 17 a 21 oC e umidade
relativa entre 35 e 55%. Estas exigências são devidas, principalmente, aos padrões de calibração envolvidos.
As condições de calibração devem ser controladas; ou quando isso não for possível, devem ser
conhecidas para as devidas correções. As condições devem ser estabelecidas no procedimento e anotadas nos
registros.
Atualmente é prática comum calibrar a malha de instrumentos, in loco, com os instrumentos montados no
processo e na área industrial. Estas condições devem ser conhecidas e documentadas e quando requerido, devem ser
aplicados os fatores de correção devidos à temperatura e outras influências do ambiente.
b) Intervalos de Calibração
Os instrumentos de medição industriais devem ser calibrados periodicamente por instrumentos de teste de
trabalho. Os instrumentos de trabalho devem ser calibrados periodicamente por padrões secundários ou de
transferência. Os instrumentos de transferência secundária devem ser calibrados com padrões primários ou de
referência.
Os períodos de cada calibração dependem da qualidade do instrumento, das condições ambientais, do
treinamento do pessoal envolvido, do tipo da indústria, da idade dos instrumentos, da manutenção corretiva dos
instrumentos. Os períodos não são imutáveis e nem fixos. Podem ser alterados em função de:
1. recomendações do fabricante;
2. legislação vigente;
3. freqüência de utilização (maior uso implica em períodos mais curtos). Uso incorreto requer recalibração
imediata;
4. severidade e agressão ambiental. Maior agressividade do ambiente implica em menor período de calibração;
5. características de construção do instrumento; instrumento mais frágil requer calibrações mais freqüentes;
instrumentos com peças móveis requerem calibrações mais freqüentes;
6. precisão dos instrumentos em relação à tolerância do produto ou da medição; menor tolerância do produto,
calibração mais freqüente dos instrumentos envolvidos;
7. posição na escada hierárquica de rastreabilidade: geralmente instrumentos mais próximos da base da pirâmide
(menos precisos, de medição e de teste de oficina) requerem calibrações mais freqüentes que os do topo (mais
precisos, padrões primários);
8. criticidade e importância da medição efetuada; maior a conseqüência do erro, implica em menor intervalo de
segurança. Medição envolvendo segurança, menor período de calibração; medição envolvendo vidas humanas,
obrigação legal de calibração, geralmente com períodos definidos por lei.
c) Procedimentos de Calibração
Devem ser escritos procedimentos (também chamados de padrões) de calibração de instrumentos para
eliminar fontes de erros devidas às diferenças de técnicas, condições do ambiente, escolha dos padrões e dos
acessórios e mudança do técnico calibrador. Estes procedimentos não são os manuais de calibração do fabricante.
Os procedimentos devem incluir os aspectos técnicos destes manuais de operação, porem devem ser mais
abrangentes.
Os procedimentos devem ser usados pelo pessoal envolvido e responsáveis pela calibração. Eles. devem
ser elaborados com a participação ativa deste pessoal. Os procedimentos devem garantir que:
1. pessoas diferentes obtenham o mesmo resultado quando calibrando instrumentos iguais ao mesmo tempo;
2. a mesma pessoa obtenha o mesmo resultado quando calibrando o mesmo instrumento em épocas e locais
diferentes.
Os procedimentos devem ser escritos numa linguagem simples, clara e acessível e o seu conteúdo deve
ter, no mínimo:

40. 1. objetivo do procedimento;
2. normas de referência e recomendações do fabricante;
3. lista dos padrões requeridos (modelo, exatidão);
4. lista dos instrumentos de teste, fontes de alimentação, pontos de teste e ligações;
5. descrição do princípio de medição ou teoria do método empregado;
6. estabelecimento das condições ambientais do local onde será feita a calibração: temperatura, pressão, umidade,
posição, vibração, blindagem a ruídos elétricos e acústicos;
7. instruções, passo a passo, da calibração, envolvendo preparação, ajustes, leituras, comparações e correções;
8. formulários para a coleta e anotação dos dados, relatórios, tabelas e certificados;
9. estabelecimento da próxima data de calibração.
d) Registros de Calibração
Os registros de calibração garantem e certificam foram usados padrões válidos e consistentes, que os
prazos de validade da calibração estão sendo seguidos e que a exatidão dos instrumentos está sendo mantida.
10.7. Calibração da Vazão
A calibração da vazão depende de padrões de volume (comprimento) ou massa e tempo. A calibração
primária se baseia no estabelecimento de vazão de regime através do instrumento sendo calibrado e a medição
subseqüente do volume ou massa do fluido que passa através do medidor durante um intervalo de tempo preciso. Se
existir uma vazão constante, a vazão volumétrica ou mássica pode ser inferida de algum procedimento. Qualquer
medidor preciso e estável calibrado através de um método primário se torna um padrão secundário de vazão, que
pode calibrar outros medidores menos precisos.
O afastamento das condições de uso daquelas da calibração podem invalidar a calibração. As possíveis
fontes de erro na medição de vazão são:
1. variações das propriedades do fluido (densidade, viscosidade e temperatura);
2. orientação do medidor (alinhamento com a tubulação);
3. nível de pressão;
4. distúrbios na vazão (cotovelos, válvulas, obstáculos inseridos) principalmente a montante (antes do medidor) e
com menor influência, a jusante (depois do medidor).
A vazão é uma variável de processo que envolve o tempo. Por isso, a calibração de medidores de vazão é
mais complexa, pois além da medição de um volume ou massa, também se necessita medir precisamente intervalos
de tempo.
A calibração do medidor de vazão consiste em ajustar o desempenho do medidor para que ele meça a
vazão dentro dos limites de precisão predeterminados, sob as condições de operação definidas. A calibração de
vazão é geralmente feita para certificar a precisão do fator do medidor, pela medição da saída do medidor sob
condições de vazão que sejam hidraulicamente similares à instalação real, ou seja, com equivalência do número de
Reynolds. Isto não garante que a precisão seja mantida em toda a faixa de medição. Alguns ajustes podem ser
feitos no elemento sensor (palhetas da turbina, eletrodos do medidor magnéticos posição do “probe” do vortex) ou
no circuito eletrônico do sistema.
Geralmente a precisão da medição de vazão de líquidos é melhor que a de gases, que são compressíveis e
dependem mais das variações de pressão, temperatura e viscosidade. A maioria das vazões de líquidos em pequenas
e médias tabulações, tem números de Reynolds iguais a cerca de 106; as vazões de gases correspondem a números
de Reynolds iguais e maiores que 107. Alguns medidores não operam vazões com número de Reynolds muito
baixo.
Há vários métodos disponíveis para a calibração de medidores de vazão, mas pode-se distingui-los em
duas categorias diferentes: in situ e no laboratório O fluido medido pode ser líquido ou gás. A calibração de
medidores de vazão de líquidos é mais direta e fácil do que a de medidores de gases, pois o líquido pode ser
armazenado em vasos abertos e a água pode ser usada como o líquido padrão de calibração.
O principais fundamentos usados para calibração de medidores de vazão de líquido, in situ ou em
laboratório, para líquidos ou gases são: uso de medidor master calibrado, prover e métodos volumétrico e
gravimétrico. Aplicáveis apenas a gases, tem-se o gasômetro e o bocal sônico. Finalmente, como sistema de
medição de vazão com placa é calibrado sem padrão de vazão, pode-se usar o sistema com placa para fazer
calibração de outros medidores, embora sua precisão seja média.
a) Prover

41. O prover balístico é útil para medidores com pequena constante de tempo e alta resolução, como turbina,
deslocamento positivo e vortex. Nos medidores com resposta rápida, a vazão atinge o estado de regime permanente
muito rapidamente e a integração da vazão instantânea para dar o volume total é conseguida pela totalização dos
pulsos da saída em um contador. A integração fornece uma vazão total precisa mesmo que a vazão não esteja
perfeitamente constante.
O calibrador usa um pistão acionado pneumaticamente e selado com anéis de Teflon® percorrendo um
tubo de precisão e deslocando um volume de fluido de calibração através do medidor de vazão a ser calibrado. As
medições precisas do tempo e do deslocamento do pistão móvel são usadas em um sistema de aquisição de dados de
um computador, que dá uma precisão típica de ± 0,02% do valor medido.
O prover não-balístico é um tubo comprido em forma de U e um pistão ou esfera elástica. O medidor de
vazão a ser calibrado é instalado na entrada do prover e a esfera é forçada a percorrer o comprimento do tubo por
um líquido fluindo. Chaves são colocadas nas extremidades da tubulação e operam quando a esfera passa por elas.
O volume varrido da tubulação entre as duas chaves é determinado pela calibração inicial e este volume conhecido é
comparado com o registrado pelo medidor de vazão durante a calibração.
b) Medidor mestre (master)
Por esta técnica, um medidor de precisão conhecida e melhor do que a do medidor sob calibração, é
usado como padrão de calibração. O medidor a ser calibrado e o medidor mestre são ligados em série, de modo que
a mesma vazão de regime passe pelos dois. Para garantir uma calibração consistente e precisa, o medidor mestre
também deve ser recalibrado periodicamente, rastreado com um outro de maior precisão. Este outro padrão,
também deve ser rastreado com outro superior. O instrumento .mestre típico para padrão de vazão é a turbina, que
rastreada pode dar precisões de até 0,05 % do valor medido. Para grandes vazões, é típico usar o medidor
magnético rastreado como padrão.
c) Método volumétrico
Nesta técnica, a vazão do líquido através do medidor sob calibração é divergida em um tanque de volume
conhecido. Quando o tanque é cheio totalmente, o seu volume é comparado com a quantidade integrada pelo
medidor sendo calibrado.
d) Método gravimétrico
Nesta técnica, a vazão do líquido através do medidor sob calibração é divergida para um tanque que é
pesado continuamente ou depois de tempo predeterminado. O peso do líquido é comparado com a leitura registrada
do medidor de vazão sob calibração.
O sistema de calibração de peso dinâmico envolve:
1. um reservatório do líquido;
2. uma tubulação onde o medidor sob calibração é montado;
3. bomba para fazer o líquido circular;
4. outro tanque onde o líquido será pesado;
5. um atuador automático do temporizador;
6. balança onde o tanque com líquido é comparado com pesos de precisão;
7. um temporizador;
8. válvula para variar o valor da vazão;
9. válvula de retenção para permitir a vazão em um único sentido;
10. trocador de calor para manter a temperatura constante;
11. válvula operada por solenóide;
12. filtro para manter o líquido limpo.
10.8. Laboratório de vazão
Um laboratório de vazão é uma facilidade construída com o propósito de medir a vazão através de
tubulação, com grande precisão. Como resultado das limitações práticas, a maioria dos laboratórios usa a água e o
ar como os fluidos para líquido e gás, respectivamente, devido ao grande acervo de dados experimentais precisos e
disponíveis. Para aplicações com outros fluidos diferentes da água e do ar ou o desempenho em outras condições de
operação, usam-se fatores de correção baseados no fluido real e procura-se manter o mesmo número de Reynolds,

42. para a calibração e para o serviço real. Neste caso, há incertezas introduzidas, que serão mínimas, quando as
propriedades do fluido forem definidas e conhecidas.
Os laboratórios de vazão são geralmente operados e mantidos por fabricantes de medidores de vazão (por
exemplo, Enginstrel/Engematic, Sorocaba, SP), que os utilizam para a calibração e estudo dos medidores fabricados.
Existem também os laboratórios independentes (por exemplo, IPT, São Paulo, SP), que são mais versáteis e
extensivos do que os mantidos pelos fabricantes.
Há usuários de medidores de vazão que também possuem o seu sistema de calibração de vazão,
consistindo principalmente de um medidor mestre com desempenho rastreado em laboratório de vazão certificado,
usado como padrão de comparação para outros medidores.
A maioria dos laboratórios atuais usa computadores para receber os sinais dos sensores, calcular a vazão,
documentar os resultados do medidor sendo calibrado e traçar as curvas de calibração.
A calibração do medidor em uma facilidade de calibração é chamada de calibração hidráulica ou
molhada. Dependendo do tipo do medidor, a calibração inclui o sensor e o transmissor, ou como par casado ou
independentes entre si. A calibração seca é uma calibração sem colocar o medidor em vazão. A calibração a seco
geralmente se restringe ao elemento secundário e assume-se que o elemento primário seja descrito com precisão, por
relações empíricas desenvolvidas de medidores hidraulicamente semelhantes, em vários laboratórios de vazão. A
calibração a seco é efetivamente uma calibração do transmissor eletrônico ou pneumático.
O custo para desenvolver e montar um laboratório de calibração de vazão é proibitivo para o usuário,
principalmente quando o número de medidores a calibrar é pequeno. É mais econômico e efetivo usar
laboratórios de calibração de fabricantes ou credenciados pelos laboratórios nacionais. No Brasil, o Instituto de
Pesquisas Técnicas (São Paulo, SP), Engematic-Engistrel (Sorocaba, SP), Nansen (Belo Horizonte, MG) possuem
laboratórios para calibração de medidores de vazão, que embora não pertençam (ainda) à Rede Brasileira de
Calibração, possuem padrões rastreados por laboratórios internacionais.
11. Padrões
11.1. Introdução
Toda calibração requer um ou vários padrões. A medição requer a definição de unidades, o
estabelecimento de padrões de medição, a formação de escalas e a comparação de quantidades medidas com as
escalas. O padrão fornece a ordem de comparação, primária, secundária ou mais baixa contra a qual um instrumento
pode ser calibrado.
Há vários tipos diferentes de padrões de medição, classificados conforme sua realização, função e tipo de
aplicação:
1. físico e de receita;
2. internacional e nacional;
3. primário e secundário;
4. de trabalho e de oficina;
5. materiais de referência certificada.
11.2. Padrões Físicos e de Receita
Padrão físico ou material é baseado em uma entidade física, como uma quantidade de metal ou um
comprimento de uma barra de metal. O padrão material físico deve ser armazenado em condições de temperatura,
pressão e umidade especificas e deve ser rastreado periodicamente.
O padrão que não é físico, mas que pode ser reproduzível em qualquer lugar do mundo, baseando-se em
fenômenos físicos, procedimentos e métodos específicos é chamado de padrão de receita. Atualmente, o padrão de
receita substitui o padrão físico, por causa da maior facilidade de reprodução.
Atualmente, a única unidade definida como padrão material é o kilograma; todas as outras unidades são
fixadas por meio de definições de receitas.
Há pessoas que acham que um padrão físico não requer rastreabilidade, o que é incorreto. Por exemplo,
os blocos padrão para calibração de comprimento ou as massas padrão para calibração de balança devem ser
periodicamente calibrados e certificados. Eles podem se modificar em função de corrosão, desgaste mecânico ou
fadiga.
11.3. Padrão Internacional e Nacional
Os padrões internacionais são os dispositivos projetados e construídos para as especificações de um
fórum internacional. Eles representam as unidades de medição de várias quantidades físicas na maior precisão

43. possível que é obtida pelo uso de técnicas avançadas de produção e medição. Eles estão guardados em Sèvres e não
são disponíveis para o usuário comum e suas necessidades diárias de calibração.
Os padrões internacionais são definidos de modo que possam ser reproduzidos em um grau aceitável de
exatidão e quando definidos, o problema seja realizar este padrão. Há um padrão primário para cada unidade. As
outras quantidades são definidas por padrões primários reprodutíveis, ou seja, que podem ser estabelecidas
localmente, quando necessário. Na prática, os equipamentos e procedimentos envolvidos requerem laboratórios
altamente especializados. Os padrões internacionais são primários.
11.4. Padrão Primário ou de Referência
Os padrões primários são dispositivos mantidos pelas organizações e laboratórios nacionais, em
diferentes partes do mundo. Eles representam as quantidades fundamentais e derivadas e são calibrados de modo
independente, através de medições absolutas.
A principal função dos padrões primários é a de calibrar e certificar periodicamente os padrões
secundários. Como os padrões internacionais, os primários não são disponíveis para o usuário final.
O INMETRO, em Xerém, RJ, é responsável legal pela manutenção dos padrões primários no Brasil.
Estes padrões primários não saem do INMETRO. A principal função de um padrão primário é a calibração e
verificação dos padrões secundários. No Brasil, o INMETRO credencia os laboratórios que formam a Rede
Brasileira de Calibração.
O padrão primário é também chamado de padrão de referência. Ele é fixo e reprodutível, não sendo
acessível como objeto de calibração industrial e é necessário padrões práticos para as quantidades derivadas.
Os padrões primários são os mais precisos existentes. Eles servem para calibrar os secundários. Todos
os padrões primários precisam ter certificados. Os certificados mostram a data de calibração, precisão, condições
ambientes onde a precisão é válida e um atestado explicando a rastreabilidade com o Laboratório nacional. O
padrão primário é certificado por padrões com maior hierarquia. Quando o sistema é calibrado contra um padrão
primário, tem-se uma calibração primária. Após a calibração primária, o equipamento é empregado como um
padrão secundário.
Há ainda outra conotação para padrão primário, não relacionada com o seu grau de precisão mas com a
sua fabricação. Existem instrumentos e dispositivos que, por construção, possuem uma propriedade constante
dentro de determinados limites de incerteza e conhecida. Esta propriedade pode ser usada para calibrar outros
instrumentos ou padrões de menor precisão. Sob este enfoque, são padrões primários a placa de orifício, bocal
sônico, célula Weston, diodo Zener e resistência de precisão .
Uma placa de orifício é considerada um padrão primário de vazão pois ela é dimensionada e construída
segundo leis físicas aceitas e confirmadas de modo que ela irá medir a vazão teórica, dentro de determinados limites
de incerteza e desde que sejam satisfeitas todas as condições de projeto. A calibração de um sistema de medição de
vazão com placa de orifício não requer padrão de vazão, mas somente um padrão de pressão diferencial. Desde que
placa gere a pressão diferencial de projeto, o sistema indicará a vazão correta.
Um bocal sônico é também um padrão primário de vazão. Ele é dimensionado e construído segundo uma
geometria definida e valores de pressão a montante e a jusante, de modo que, numa determinada situação passará
por ele uma vazão conhecida e constante, que pode ser usada para calibrar outros medidores de vazão. Por
construção, ele grampeia um determinado valor de vazão que passa por ele.
Analogamente ao bocal sônico, o diodo zener é um padrão primário de tensão elétrica. Por construção e
em determinada condição de polarização e temperatura, o diodo zener mantém constante uma tensão nominal
através de seus terminais e esta tensão pode ser usada para calibrar outros medidores de tensão elétrica.
Uma célula Weston é outro padrão primário de tensão, pois por construção e sob determinadas condições
de corrente e temperatura, ela fornece uma voltagem constante de 1,018636 V (@ 20 oC).
Mesmo que estes padrões não tenham a menor incerteza da cadeia metrológica de sua grandeza, eles são
chamados também de padrões primários.
11.5. Padrão Secundário ou de Transferência
Os padrões secundários são também instrumentos de alta precisão mas de menor precisão que a dos
padrões primários e podem tolerar uma manipulação normal, diferente do extremo cuidado necessário para os
padrões primários. Os padrões secundários são usados como um meio para transferir o valor básico dos padrões
primários para níveis hierárquicos mais baixos e são verificados contra padrões primários.
O padrão secundário é o padrão de transferência. Ele é o padrão disponível e usado pelos laboratórios de
medição e calibração na indústria. Cada laboratório industrial é responsável exclusivo de seus padrões secundários.
Cada laboratório industrial deve periodicamente enviar seus padrões secundários para os laboratórios nacionais para

44. serem calibrados contra os primários. Após a calibração, os padrões secundários retornam ao laboratório industrial
com um certificado de precisão em termos do padrão primário.

45. 11.6. Padrão de Oficina
Os padrões de oficina são dispositivos de alta precisão e comercialmente disponíveis, usados como
padrões dos laboratórios industriais. Eles não são usados para o trabalho diário de medições, mas servem como
referência de calibração para os instrumentos de uso geral e diário. Os padrões de oficina devem ser mantidos em
condições especificas de temperatura e umidade. A calibração com os padrões de oficina é chamada de calibração
secundária. Usa-se um dispositivo de calibração secundária para a calibração de um equipamento de pior precisão.
A calibração secundária é a mais usada na instrumentação. Por exemplo, a célula padrão pode ser usada para
calibrar um voltímetro ou amperímetro usado como padrão de oficina. O voltímetro padrão serve para calibrar um
voltímetro de menor precisão, que é o padrão de trabalho. O voltímetro de menor precisão é usado para fazer as
medições rotineiras do trabalho.
11.7. Padrão de Trabalho
Os padrões de trabalho são dispositivos de menor precisão e comercialmente disponíveis, usados como
padrões para calibrar os instrumentos de medição do processo. dos laboratórios industriais. Eles são usados para o
trabalho diário de medições, geralmente são portáteis e de uso coletivo e por isso sua precisão se degrada
rapidamente e eles requerem calibrações freqüentes. Atualmente, por causa da opção escolhida de se calibrar a
malha de processo, in loco, os fabricantes desenvolveram robustos e precisos instrumentos para uso na área
industrial, para a calibração dos instrumentos do processo.
Deve-se tomar cuidados com relação ao local de uso dos instrumentos portáteis, observando e
cumprindo as exigências de classificação mecânica do invólucro e classificação elétrica, para não danificar o
instrumento e não explodir a área.
11.8.Rastreabilidade
a) Conceito
Rastreabilidade (traceabilitly) é a propriedade do resultado de uma medição pela qual esta pode ser
relacionada com os padrões de medição apropriados, geralmente internacionais ou nacionais através de uma cadeia
ininterrupta de comparações. A cadeia ininterrupta de comparações é chamada de cadeia de rastreabilidade.
Rastreabilidade é o principio em que a incerteza de um padrão é medida contra um padrão superior, permitindo que
a incerteza do instrumento seja certificada. Isto é conseguido por uma auditoria para cima, de padrões mais baixos
para padrões superiores. Todo sistema válido de padrões deve se conformar com este princípio da rastreabilidade,
onde o padrão inferior que é aferido contra um padrão .superior é certificado e sua incerteza é garantida.
Os instrumentos de medição das variáveis do processo requerem calibrações periódicas, referidas a
padrões de oficina. Periodicamente, os padrões de oficina também devem ser calibrados e rastreados com outros
padrões interlaboratoriais e padrões de referência nacional. Para isso, é fundamental que as quantidades físicas
envolvidas tenham os seus padrões definidos e disponíveis.
As normas recomendam, mas não obrigam números limites entre as exatidões dos instrumentos
calibrados e dos padrões. Por exemplo, é comumente encontrada a relação mínima de 4:1 (NIST) ou 3:1
(INMETRO) as normas militares falam de 10:1. Porém, todos estes números são sugestões e não são mandatórios.
O risco aceitável associado com a medição varia com cada processo e em uma mesma planta, pode se adotar
relações de incertezas diferentes. O estabelecimento da relação se baseia em aspectos econômicos (quanto maior a
relação, maior o custo dos padrões da escada metrológica) e técnicos (quanto maior o número, menor a interferência
da incerteza do padrão na incerteza do instrumento calibrado). O resultado final desta escolha é um compromisso
entre os valores de aceitação e de incerteza.
Pode-se até fazer a calibração com um instrumento com mesma classe de precisão (cross checking).
Geralmente é aplicada no recebimento de instrumentos ou padrões, após transporte para verificação de violações ou
antes da data do vencimento de calibração, apenas para verificar a manutenção da exatidão.
Quando o fator é pequeno (3 ou 4), o custo do padrão é baixo mas a exatidão do padrão deve ser somada
à precisão do instrumento calibrado. Quando o fator for grande (10), maior é o custo do padrão porém o
instrumento calibrado não herda nenhuma incerteza do padrão.

46. b) Relação entre incertezas
Como enfatizado várias vezes, nenhuma norma estabelece relações entre as incertezas do padrão e do
instrumento sob calibração, mas há apenas sugestões. O usuário é que define esta relação, em função de custos dos
padrões, precisão requerida pelo processo. Sob o aspecto técnico esta escolha se resume em um compromisso entre
incerteza e aceitação.
A relação de 1:1 (incerteza do padrão igual à do instrumento calibrado) reflete uma área de incerteza de
100 % uma área de aceitação de 0 %. Todas as medições cairão dentro da área de incerteza. A relação de incertezas
de 1:1 pode indicar ou não se os instrumentos calibrados estão de conformidade com as tolerâncias descritas e não
fornece nenhuma confiança para a medição.
A relação de 4:1 (incerteza do padrão 4 vezes menor que a do instrumento calibrado) reflete uma área de
incerteza de 25% e uma área de aceitação de 75%.
A relação de 10:1 (incerteza do padrão 10 vezes menor que a do instrumento calibrado reflete uma área
de incerteza de 10 % e uma área de aceitação de 90 %. Esta relação fornece um maior grau de confiança nas
medições e reduz o erro potencial da medição.
Quando as medições caem dentro da área da aceitação, consegue-se atingir o grau de confiança das
medições. Quando as medições caem dentro da área da incerteza, a decisão de aceitar ou rejeitar as medições pode
ser questionável. O padrão com uma alta precisão auxilia muito a se fazer a decisão correta de aceitar ou rejeitar as
medições feitas.
11.9. Normas e Especificações
a) Norma
Norma é algo estabelecido pela autoridade, usuário ou consenso geral como um modelo ou exemplo a ser
seguido. Existem normas de conduta para uma sociedade política e normas técnicas para uma sociedade
tecnológica. Uma norma técnica é uma regra para uma atividade especifica, formulada e aplicada' para o benefício e
com a cooperação de todos os envolvidos. Geralmente, uma norma é um documento que estabelece as limitações
técnicas e aplicações para itens, materiais, processos, métodos, .projetos e práticas de engenharia.
A norma é um documento que indica materiais, métodos ou procedimentos de fabricação, operação,
manutenção ou testes de uma certa classe de equipamentos ou instrumentos. Por exemplo, há normas para
manômetros, termômetros, medidores de vazão, vasos e tabulações de alta pressão. A norma fornece limites na
faixa de materiais e propõe métodos aceitáveis, de modo que um produto ou procedimento possa satisfazer o
objetivo para o qual ele foi projetado.
No Brasil, o órgão credenciado para gerar normas é a Associação Brasileira de Normas Técnicas
(ABNT), que é uma empresa, não-governamental, sem fins lucrativos, credenciado pelo INMETRO.
b) Especificações
A função de uma especificação é a descrição de um produto em termos da aplicação que o usuário
pretende fazer dele. A especificação pode ter a mesma função da norma e algumas especificações são, de fato,
normas ou elas podem ser derivadas e resultados de uma norma.
As especificações usualmente são mais detalhadas e menos genéricas para uma aplicação particular do
que as normas.
As especificações e normas formam a base do sistema industrial. As especificações são essenciais a toda
operação de compra-venda, tomando possível a padronização básica para o sistema de fabricação em massa
industrial. Há aproximadamente 85 000 normas governamentais, publicas e privadas em uso nos Estados Unidos.
c) Hierarquia
Pode-se identificar uma hierarquia de normas usadas pela sociedade. As normas de valor são as de mais
alto nível, em termos de seu impacto na sociedade. Estas normas tratam da regulação de radioatividade e da
necessidade de água e ar limpo. As normas regulatórias são derivadas das normas de valor básicas. Há três tipos de
normas regulatórias:
1. códigos e regulações da indústria, que são produzidas pela indústria;
2. normas regulatórias consensuais produzidas pelos membros das associações de normas e governo;
3. normas regulatórias mandatórias que são produtos exclusivos dos governos.

47. d) Tipos de Normas
A ABNT edita seis tipos diferentes de normas:
1. método de teste descreve os procedimentos para determinar uma propriedade de um material ou desempenho de
um produto;
2. especificação é uma declaração concisa das exigências a serem satisfeitas por um produto, material ou processo;
3. prática é o procedimento ou instrução para auxiliar a especificação ou método de teste;
4. terminologia fornece as definições e descrições dos termos, explicações de símbolos, abreviações e acrônimos;
5. guia oferece uma série de opções ou instruções mas não recomenda um modo de ação especifico;
6. classificação define os arranjos sistemáticos ou divisões de materiais ou produtos em grupos baseados em
características similares.
e) Abrangência das Normas
A norma pode ter quatro níveis em função do grau de consenso necessário para seu desenvolvimento e uso.
1. norma de companhia, é o nível mais baixo, usado internamente para projeto, produção, compra ou controle de
qualidade. O consenso é entre os empregados da companhia;
2. norma da indústria desenvolvida tipicamente por uma sociedade ou associação profissional. O consenso para
estas normas é entre os membros da organização;
3. norma governamental reflete muitos graus de consensos. Às vezes, o governo adota normas preparadas pela
iniciativa privada mas outras vezes elas podem ser escritas por um pequeno grupo;
4. norma de consenso total é o tipo de norma desenvolvido por todos os setores representativos, incluindo
fabricantes, usuários, universidades, governo e consumidores.
f) Relação Comprador-Vendedor
As normas e especificações possuem as funções comercial e legal de :
1. estabelecer níveis de aceitação do produto entre fabricante e comprador;
2. fornecer os níveis de qualidade, funções e desempenho do produto.
A norma deve ter o bom senso de estabelecer ,limites tolerados razoáveis, de modo que o preço do
produto seja acessível e o seu desempenho seja bom. O usuário quer um bom produto e não uma excelente
especificação mas nenhum produto comercialmente disponível. Para tanto:
1. o usuário deve saber o que quer e ter clara a função do produto a ser aplicado. O usuário deve estabelecer: faixa
de medição, exatidão, estabilidade, configuração e condições do processo que podem afetar o desempenho,
resposta e contabilidade do produto sendo aplicado.
2. o usuário deve conhecer as normas técnicas e legais e determinar como elas devem ser usadas para se obter o
desempenho projetado do produto.
3. o usuário e o fornecedor devem concordar no documento de compra em que partes da especificação aplicam-se
os limites concordados, que meios serão empregados prelo fabricante para se garantir que o produtor está dentro
destes limites e que meios o usuário deve empregar para verificar se o produto entregue, de fato, satisfaz as
especificações e as normas envolvidas.
O uso inteligente de normas e especificações garante produtos melhores e medidores mais exatos e
confiáveis nas aplicações do usuário.
11.10. Organizações de Normas
Qualquer medição é feita com relação a outra medição. Quando se fala de exatidão, implica em uma
medição comparada com algum padrão aceitável para esta medição. Os padrões nacionais para todas as medições
no Brasil estão guardados no INMETRO.
Tab. Laboratórios Nacionais de Metrologia
País Laboratório
Brasil Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial
EUA NIST - National Institute of Standards and Technology (ex-NBS, National Bureau of Standards)
França BIPM - Bureau lnternational de Poids et Mesures
UK NPL - National Physical Laboratory
Alemanha PTB - Physikalisch-Technische Bundesanstalt

48. Itália Instituto de Metrologia Gustavo Colonnetti
Inmetro
O Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (SINMETRO) foi criado pela lei 5966 de
11 DEZ 73, com a finalidade de formular e executar a política de Metrologia, Normalização e Certificação de
Qualidade dos produtos brasileiros. O SINMETRO tem a responsabilidade de estabelecer o Sistema Nacional de
Medição (SNM) e é composto de:
1. INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial;
2. Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (CONMETRO).
O INMETRO estabelece a base técnica, legal e ética para todas as medições, principalmente para aquelas
que envolvem compra e venda. O processo de medição envolve amostras, padrões físicos, materiais de referência
certificados, garantia da qualidade metrológica, normas e procedimentos. O INMETRO é também o depositário
destes parâmetros. Para realizar esta tarefa extensa, o INMETRO criou a Rede Nacional de Calibração,
credenciando determinados laboratórios para emitir certificados de calibração em quantidades especificas. Nesta
rede de hierarquia, o INMETRO tem o nível mais alto com os seus padrões nacionais.

49. II - SISTEMA COM PRESSÃO DIFERENCIAL
1- Elementos dos Sistema
O sistema de medição de vazão consiste de dois elementos separados e combinados:
1. o elemento primário;
2. o elemento secundário.
O elemento primário está em contato direto com o processo, sendo molhado pelo fluido. Ele deteta a
vazão, gerando a pressão diferencial.
Estão associados com o elemento primário os seguintes parâmetros básicos: sua geometria fixa, o
comprimento reto da tubulação antes e depois do ponto da sua instalação, as condições da vazão, a localização das
tomadas da pressão.
O elemento secundário deteta a pressão gerada pelo elemento primário. O elemento secundário mais
usado é o transmissor. A pressão diferencial gerada pelo elemento primário é medida através das tomadas pelo
elemento secundário. O elemento secundário é montado externamente ao processo.
Estão associados com o elemento secundário os seguintes parâmetros: as linhas da tomadas, as válvulas
de bloqueio e de equalização e o instrumento condicionador do sinal de pressão diferencial. O instrumento
condicionador pode ser o indicador, o computador analógico, o totalizador/contador, o registrador ou o controlador.
O valor medido da pressão diferencial depende da localização das tomadas, da restrição (abrupta ou
gradual), do tamanho do orifício, do projeto do elemento primário, da tubulação a montante (antes) e a jusante
(depois) do elemento primário.
Fig.1. Sistema de medição com elemento gerador de
pressão diferencial
1.1. Elemento Primário
Os termos elemento primário a pressão diferencial, elemento tipo head, elemento gerador de pressão
diferencial, elemento deprimogênio possuem o mesmo significado e designam o tipo especifico de restrição: a placa
de orifício, o tubo venturi. o tubo pitot, o bocal, o tubo Dall, o elemento de resistência linear, o anular, o annubar.
O fluido cuja vazão vai ser medida, ao passar por qualquer uma dessas restrições, provoca uma queda de
pressão que é proporcional ao quadrado da vazão. A pressão diferencial depende da área desta restrição na
tubulação e de outros fatores relacionados com a vazão do fluido.
1.2. Elemento Secundário
O elemento secundário é o dispositivo, associado ao elemento primário, responsável pela medição da
pressão diferencial gerada. O elemento secundário pode ser o elemento sensor de pressão diferencial ou o
transmissor de pressão diferencial.
O elemento sensor de pressão diferencial é usado com o indicador e o registrador local. A grande
vantagem de seu uso é a não necessidade de fonte de alimentação externa, elétrica ou pneumática.

50. Fig. 2. Diafragma ou câmara Barton (Foxboro)
O outro elemento secundário é o transmissor de pressão diferencial, chamado d/p cell. Ele possui um
elemento sensor de pressão diferencial e o mecanismo de geração do sinal padrão pneumático ou eletrônico Ele
necessita de uma fonte externa de alimentação pneumática ou elétrica.
2.Placa de Orifício
A placa de orifício é o elemento primário de vazão do tipo restrição mais usado. Ela é aplicada na
medição de vazão de líquidos limpos e de baixa viscosidade, da maioria dos gases e do vapor d'água em baixa
velocidade.
Embora simples, a placa de orifício é um elemento de precisão satisfatória. O uso da placa de orifício
para a medição da vazão é legalmente aceita, mesmo em aplicações comerciais de compra e venda de produto.
2.1. Materiais da Placa
Como o fluido do processo entra em contato direto com a placa, a escolha do material da placa deve ser
compatível com o fluido, sob o aspecto de corrosão química.
A placa de orifício pode ser construída com qualquer material que teoricamente não se deforme com a
pressão e e não se dilate com a temperatura e que seja de fácil manipulação mecânica. Os materiais mais comuns
são: aço carbono, aço inoxidável, monel, bronze, latão.
A velocidade do fluido é também um fator importante, pois a alta velocidade do fluido pode provocar
erosão na placa. A baixa velocidade pode depositar material em suspensão do fluido ou lodo na placa.
2.2. Geometria da Placa
A placa consiste de uma pequena chapa de espessura fina, circular, plana, com um furo com cantos vivos.
A posição, o formato e o diâmetro do furo são matematicamente estabelecidos.
O desempenho da placa depende criticamente da espessura e da planura da placa e do formato dos cantos
de furo central. O desgaste do canto do furo, a deposição de sujeira no canto ou na superfície da placa e a curvatura
na placa podem provocar erros grosseiros na medição da vazão. Por exemplo, quando há deposição, tomando o furo
menor, tem se uma maior pressão diferencial e portanto uma indicação maior que a vazão real.

51. Fig. 3. Geometria simplificada da placa concêntrica com
canto vivo quadrado (square edge)
a) Canto vivo (square edge)
Em tubulações com diâmetros iguais ou maiores que 50 mm (2"), a placa de orifício concêntrico é a
restrição mais comumente usada para medir vazões de líquidos limpos, gases e vapores em baixa velocidade. Ela é
uma placa fina, plana, com um furo concêntrico com cantos vivos.
A precisão da medição de vazão com placa de canto vivo varia de ± l % a ± 5% do fundo de escala. A
precisão depende do tipo do fluido, da configuração da tubulação a montante e a jusante, do elemento sensor da
pressão diferencial e se há correções do número de Reynolds, do fator de expansão dos gases, da dilatação térmica
da placa, do diâmetro interno da tubulação e de outros efeitos.
O canto vivo pode ter um chanfro (bevel) e a parte inclinada fica a jusante. Quando a placa é colocada ao
contrário, com o chanfro a montante o valor medido é maior que o teórico. A placa com chanfro, por ser
assimétrica, só pode medir o fluido em uma direção; a placa com canto vivo pode medir vazão bidirecional.
Enquanto as normas diferem acerca do mínimo número de Reynolds aceitável, o valor de 10.000 (104) é o
consensual. O máximo número de Reynolds pode ser igual a 3,3 x 107.
Fig. 4. Placa de orifício com canto vivo e
chanfro a jusante
b) Canto cônico e arredondado
Quando o número de Reynolds está abaixo de 104 (Fluidos viscosos, tubulações com pequenos
diâmetros), é mais conveniente o uso de placa com o canto do orifício a montante arredondado ou cônico. Em
tubulações pequenas, com diâmetros entre 12 mm a 40 mm (1/2" a 1 1/2") os efeitos das rugosidades da tubulação,
da excentricidade da placa e do canto vivo de furo são amplificados, resultando em coeficientes de descarga
imprevisíveis.
Fig. 5. placa com orifício quadrante
O contorno arredondado ou cônico possui coeficientes de descarga mais constantes e previsíveis, para
números de Reynolds baixos. Para Re baixo, o coeficiente de um orifício com canto vivo reto pode variar de até
30%, mas para canto arredondado ou cônico o efeito é apenas 1a 2%.
A placa arredondada é largamente usada nos EUA e a cônica, na Europa.

52. Fig. 6. Placa com canto cônico ou arredondado
c) Orifício excêntrico e segmentado
A placa com orifício excêntrico e com orifício segmentado constitui uma alternativa de baixo custo para a
medição de Fluidos difíceis, com sujeira e com sólidos em suspensão.
A desvantagem de seu uso é a pequena quantidade e disponibilidade dos dados experimentais.
d) Orifício integral
Quando a tubulação é menor ou igual a 25 mm (1”) a placa se toma tão pequena que é possível colocá-la
dentro da conexão de processo do transmissor de pressão diferencial. Assim, quando se tem pequenas vazões de
fluidos limpos, é comum instalar o orifício dentro da tomada de processo do transmissor.
Nesta configuração, os orifícios já são disponíveis com os furos e diâmetros padronizados e são
escolhidos pela vazão máxima a ser medida.
A instalação é compacta, mesmo quando se usa o tubo de by-pass. A precisão final é de
aproxímãdamente ± 2 a ± 5% do fundo de escala.
Fig. 7. Orifício integral com manifold (Foxboro)
e) Orifício de restrição
O orifício de restrição é uma placa de orifício, porém, em vez de ser um elemento de vazão (FE) é
aplicado para criar uma determinada queda de pressão fixa ou para limitar a vazão instantânea.
O orifício de restrição é dimensionado como a placa; o mínimo β é de 0,10 e não há limite para o β
máximo. Como não há medição da vazão, não há tomadas da pressão diferencial, embora possa haver indicações da
pressão a jusante e a montante.
f) Furo para condensado ou vapor
É uma prática comum se ter um pequeno furo adicional na placa de orifício. Quando se tem a medição de
vazão de gás com condensado, utiliza se o furinho abaixo do furo principal, para a passagem do condensado e
quando se tem líquido com gás em suspensão, o furinho deve ser acímã do orifício principal.

53. O furinho adicional deve ficar tangente a parede interna do tubo. O diâmetro deste furo adicional não
pode exceder a 5% do furo principal.
g) Porta-placa
Quando há a necessidade de trocas freqüentes e rápidas da placa de orifício sem interrupção do processo
e sem uso de bypass, como na medição de vazão de gás e óleo em plataformas marítímãs, é comum o uso de um
dispositivo, errônea mas comumente chamado de válvula Daniel ou Pecos.
A troca pode ser feita com ou sem a despressurização da linha. O dispositivo possui dois compartimentos
isolados entre si. Durante a instalação ou a remoção da placa, o compartimento superior fica selado do inferior, que
mantém a placa na posição de operação.
Fig. 8. Porta-válvula (Daniels)
2.3. Montagem da Placa
A placa de orifício é montada em uma tubulação, sendo colocada entre duas flanges especiais. As flanges
que sustentam a placa de orifício podem incluir as tomadas da pressão diferencial.
A qualidade da instalação afeta o desempenho da placa. A vazão medida deve ser laminar e não deve
haver distúrbios antes e depois da placa. As válvulas, as curvas, as bombas e qualquer outro elemento de distúrbio
de vazão podem distorcer o perfil da velocidade e criar redemoinhos, introduzindo erros na medição. Por isso, são
requeridos trechos retos de tubulação antes e depois da placa. Tipicamente, a jusante deve se ter um comprimento
reto no mínimo igual a 5D e a montante, o trecho reto mínimo deve ser de 20 D, onde D é o diâmetro interno da
tubulação.
O tamanho requerido da tubulação reta antes e depois do elemento primário depende do elemento
primário. Estas informações relacionadas com a placa de orifício, bocais e tubo venturi estão estabelecidas em
normas (ANSI 2530; ASEM e ISO 5167). Há pequenas diferenças entre estas normas. A norma ISO é mais
conservativa, exigindo os maiores trechos retos mínimos.

54. Fig. 9. Figura típica para determinar trecho reto
mínimo a jusante e a montante da placa
Quando há dificuldades relacionadas com os comprimentos de trechos retos, a colocação de retificadores
de vazão antes da placa possibilita o uso de menor comprimento reto. Porém, a colocação de retificadores eleva o
custo da instalação eliminando a grande vantagem do sistema.
Quando todas as outras condições são mantidas constantes, quanto maior o β da placa, maiores trechos
retos são necessários.
A condição da tubulação, das seções transversais, das tomadas da pressão diferencial, dos comprimentos
retos a montante e a jusante do elemento primário, as linhas do transmissor de pressão diferencial afetam a precisão
da medição. Alguns destes parâmetros podem ter pequena influência, outros podem introduzir grandes erros de
polarização.
A instalação do elemento primário deve estar conforme as condições de referência e/ou as normas.
A norma ISO 5167 (l990) fornece as exigências para a tubulação de referência:
1. a condição visual do lado externo da tubulação, quanto ao efeito de trecho reto e da circularidade do diâmetro da
seção;
2. a condição visual da superficie interna da tubulação;
3. a condição de referência para a rugosidade relativa da superfície interna da tubulação;
4. a localização dos planos de medição e o número de medições para a determinação do diâmetro interno médio da
tubulação (D);
5. a especificação de circularidade para o comprimento especifico da tubulação que precede o elemento sensor;
6. o máximo desnível permissível entre a tubulação e o medidor de vazão;
7. a precisão do coeficiente de descarga.
A garantia do bom desempenho da placa depende da inspeção periódica da placa e se necessário, da
limpeza da placa. O período das inspeções é função das características do fluido, se ha formação rápida de lodo, se
corrosivo, se abrasivo.
2.4. Tomadas da Pressão Diferencial
A pressão diferencial gerada pela placa de orifício deve ser medida e condicionada em uma forma mais
útil. Fisicamente, ambas as tomadas devem ter o mesmo diâmetro, devem ser perpendiculares a tubulação e não
devem ter rugosidade e rebarba no ponto de contato.
As tomadas da pressão diferencial associadas com a placa de orifício podem ser de cinco tipos básicos,
cada tipo com vantagens e desvantagens.
a) Vena contracta

55. A máxima pressão gerada não acontece exatamente na posição de orifício mas em um ponto logo após a
placa, chamado de vena contracta. Teoricamente, este .é o ponto ideal para a medição da pressão diferencial, pois se
tem o menor erro relativo.
Na prática, isso não é muito vantajoso, pois o ponto de mínima pressão varia com o beta da placa.
Quando se troca a placa de orifício, a tomada a jusante deve ser recolocada. O ponto de tomada a jusante é dado por
curvas e tabelas disponíveis.
b) Tubo (Pipe)
A distância a montante é de 2,5D e a jusante, 8D.
É o tipo de tomada conveniente quando se tem pequeno sinal de pressão diferencial. Tipicamente isso
acontece em medição de gás, em medições pequenas e quando se tem beta grande.
c) Flange
As distâncias a montante e a jusante são iguais entre si e iguais a 1". É a montagem aplicável para as
tubulações com diâmetro maiores que 25 mm (1”). É a montagem mais usada no Brasil.
d) Canto
As tomadas são feitas rente a placa; as distâncias são iguais a zero. Esta montagem é conveniente para
pequenas tubulações. Fisicamente se mede a pressão junto a placa mas externamente as tomadas são feitas através
das flanges, como na tomada tipo flange.
e) Raio
A distância a montante é de D e a jusante, de 0,5D. A posição das tomadas independe do beta da placa. É
uma montagem muito pouco usada.
2.5. Perda de Carga e Custo da Energia
Em muitas aplicações, o custo da energia extra resultante da perda de carga permanente é um fator
importante na seleção do medidor de vazão. Os custos de bombeamento são muitas vezes significativos, em
grandes tubulações e podem justificar a seleção de um medidor de vazão com custo inicial elevado mas com
pequena perda de carga permanente.
2.6. Protusões e Cavidades
Se houver protusão ou cavidade na tubulação, antes ou depois do elemento primário, mas próximo dele, o
perfil da velocidade do fluido é afetado.
As gaxetas e os pontos de solda que se prolongam na tubulação aumentam a turbulência do fluido e
alteram o perfil de velocidade.
Quando se mede a temperatura do processo para a sua compensação, o poço termal deve ser localizado
após o elemento sensor e a uma distância adequada para assegurar a mínima distorção no perfil.
Quando se mede a pressão estática do processo para a sua compensação, a tomada de pressão pode ser
feita na tomada de baixa pressão diferencial.
a) Precisão do sistema
A medição de vazão com placa de orifício é precisa o suficiente para ser aceita legalmente em operações
de compra e venda de produtos.
Enquanto se fala de uma precisão de 0,5% do fundo de escala para a placa isolada, a instalação completa
possui precisão próxímã de 5% do fundo de escala.
Algumas incertezas da medição com placa :
Precisão do transmissor ± 1,0 %
Precisão do receptor ± 1,0 %

56. Tolerância do β ± 0,2 %
Incerteza da medição da pressão ± 0,75%
Incerteza da medição da temperatura ± 0,75%
Incerteza do coeficiente descarga ± 0,5 %
Incerteza do comprimento reto tubo ± 0,5 %
Precisão-Incerteza final ± 4,45 %
b) Rangeabilidade do medidor
Define-se como rangeabilidade de um medidor, a relação do máximo valor medidor dividido pelo
mínimo valor medidor, com o mesmo desempenho. A rangeabilidade é inerente a relação matemática que envolve a
variável de processo medida com a grandeza fisicamente sentida.
A pressão diferencial gerada pela placa de orifício é proporcional ao quadrado da vazão. Esta relação não
linear entre a vazão e a pressão diferencia medida toma pequena a rangeabilidade da medição.
A rangeabilidade típica é de 3: 1. Isto significa que um sistema de medição de vazão com placa de
orifício dimensionado para medir a vazão máxima de 100 GPM, com a precisão de ± 2 % do fundo de escala,
medirá a vazão mínima de 33 GPM com aproxímãdamente a mesma precisão de ± 2 %. A medição de vazões
menores que 33 GPM terão erros maiores que ± 2 % do fundo da escala.
Quando se quer aumentar a rangeabilidade da medição, usam-se dois ou três sistemas de placas de
orifício em paralelo. Cada sistema mede uma faixa e eles são escalados para a medição de vazões progressivamente
decrescentes. O chaveamento automático transfere a vazão de um medidor para outro, dependendo da vazão. Tais
sistemas são efetivos e resolvem o problema da pequena rangeabilidade inerente aos sistemas de medição de vazão a
pressão diferencial porém sacrificam a simplicidade básica, a contabilidade e a economia do medidor convencional.
É ilusório pensar que a utilização do extrator de raiz quadrada aumenta a rangeabilidade da medição de
vazão com placa de orifício. Mesmo que o extrator de raiz quadrada possibilite o uso de escala linear, o instrumento
tem também dificuldade para detetar os pequenos valores da vazão.
c) Influência do número de Reynolds
Os medidores pressão diferencial são também afetados pela variação no número de Reynolds do fluido
cuja vazão está sendo medida. Um simples e único fator de correção para o número de Reynolds compensa os
efeitos combinados da viscosidade, velocidade e diâmetro relativo da tubulação. Para grandes tubulações, altas
velocidades e baixas viscosidades dos Fluidos, o número de Reynolds é grande e as correções requeridas são
geralmente desprezíveis.
Quando a vazão passa de turbulenta para laminar, diminuindo o número de Reynolds, a correção se toma
necessária e importante. Uma consequência importante e útil da correção do número de Reynolds é que, para a
medição precisa, um sistema de medição de vazão tipo pressão diferencial pode ser calibrado com água. A vazão de
outros Fluidos, incluindo gases, pode ser precisamente determinada da medição de pressão diferencial e da
densidade real do fluido, levando em consideração as correções para quaisquer diferenças entre o número de
Reynolds nas condições de operação e o número de Reynolds nas condições de calibração.

57. 3. Sensores da Pressão Diferencial
A placa de orifício gera a pressão diferencial proporcional ao quadrado da vazão medida. Deve se,
depois, medir e condicionar esta pressão diferencial gerada para completar o sistema de medição da vazão. Os
instrumentos mais usado para medir a pressão diferencial são o transmissor de vazão e o diafragma.
3.1. Diafragma Sensor de Pressão Diferencial
Em algumas aplicações o transmissor de pressão diferencial pode ser substituído pelo diafragma ou
câmara Barton, que sente a variável pressão diferencial e produz na sua saída um pequeno movimento.
O diafragma é usado principalmente em locais onde não se dispõe de energia elétrica ou pneumática para
alimentar o transmissor. O diafragma não necessita de alimentação externa; a pressão diferencial medida produz um
torque com energia suficiente para posicionar um ponteiro de indicação, uma pena de registro ou um mecanismo de
controle.
Fig. 10. Registrador de vazão com elemento de
pressão diferencial (Foxboro)
3.2. Transmissor de Pressão Diferencial
O transmissor de pressão diferencial, pneumático ou eletrônico, é o instrumento mais usado em
associação com o elemento primário gerador da pressão diferencial.
O transmissor possui uma cápsula com grande área sensível, para ser capaz de detetar as pequenas faixas
de pressão diferencial. Ele deve suportar alta pressão estática, tipicamente até 400 kgf/cm2. Quando há problema no
elemento primário, de modo que esta alta pressão estática fica aplicada em apenas uma das tomadas, a cápsula do
transmissor deve possuir proteção de sobre-faixa e não se danificar. Esta classe de transmissores, aplicáveis
principalmente para a medição de vazão e de nível é chamada genericamente de d/p cell.

58. Fig. 11. Transmissor d/p cell inteligente (Foxboro)
3.3. Montagem do transmissor
A instalação dos elementos primário e secundário deve ser cuidadosa de modo a não haver erros de
medição e nem danificarão dos instrumentos envolvidos.
A instalação completa do sistema consiste de:
1. tomadas do processo;
2. válvulas de bloqueio de alta e baixa pressão;
3. ligação para o medidor secundário;
4. válvula de equalização ou de zero.
As linhas de ligação ou tomadas do processo conectam a tubulação com o elemento sensor da pressão
diferencial, ou mais freqüentemente, com o transmissor de pressão diferencial. As linhas de tomada são arranjadas
de modo que seja fácil a remoção do elemento secundário para a eventual manutenção ou calibração. O transmissor
deve estar o mais próximo possível da tubulação, para diminuir o ancoro da resposta e reduzir as possibilidades de
ressonância ou a atenuação dentro das tomadas.
Existem tabelas relacionando o comprimento das tomadas, o diâmetro mínimo das tomadas e o fluido a
ser medido.
A válvula equalizadora possibilita a zeragem do elemento secundário sem o desligamento das linhas. Em
todas as montagens deve se usar o conjunto para by pass e equalização, com 3 ou 5 válvulas distribuidoras,
montados integralmente aos transmissores.
Há várias montagens diferentes, em função do estado físico do fluido medido:
1. líquido volátil ou não volátil;
2. fluido sujo ou limpo;
3. fluido corrosivo ou não;
4. gás com ou sem condensado.
Quando as linhas são secas, estas ligações são feitas de modo fácil e simples. O sistema se toma mais
complexo quando há necessidade de selos, potes, câmaras de condensação, câmaras de sedimentação e purgadores.
Quando as tomadas estão na parte inferior da tubulação, qualquer solido em suspensão pode entupir as
tomadas. Quando as tomadas estão na parte superior da tubulação qualquer gás dissolvido pode escapar das
tomadas e atingir o indicador introduzindo erro e disturbando a medição.
Os líquidos difíceis, p. ex., corrosivos, viscosos, sujos, solidificantes, voláteis, requerem cuidados
especiais. Os líquidos corrosivos devem ser mantidos afastados do elemento secundário. As câmaras de selagem
podem ser montadas nas linhas de tomadas, isolando o fluido do processo do elemento secundário. O líquido de
selagem não pode se misturar nem reagir com o fluido do processo, nem afetar o fluido ou o material do elemento
sensor. Os líquidos de selagem mais comumente usados são: a mistura de etileno-glicol com água, mistura de
glicerina e água e ftalato de dibutil para líquidos que se congelam. Para líquidos mais pesados, são usados
cloronaftaleno e óleo clorado. Geralmente o líquido de selagem deve ser mais pesado que o fluido do processo. As
câmaras ou potes de selagem são geralmente cheias pela metade, através de tomadas de enchimentos com
verificação visual, tais como visores. As válvulas de selagem, quando são usadas câmaras de selagem, devem estar
localizadas entre os potes de selagem, de modo que o efeito das alturas dos fluidos de selagem pode ser cancelado,
quando necessário.

59. a) Instalação horizontal de Fluidos limpos
Na medição da vazão de líquidos limpos em tubulação horizontal as tomadas devem estar localizadas ao
lado da tubulação, com orientação menor que 45 graus.
Na medição da vazão de gases limpos e sem condensados, as tomadas devem estar na vertical, com o
transmissor montado em címã da tubulação.
Na instalação do transmissor para a medição de vazão de Fluidos limpos devem ser tomados os seguintes
cuidados:
1. instalar o transmissor ao lado da tubulação, com tomadas laterais a tubulação;
2. deixar uma pequena inclinação ascendente, de 80 mm/m para água ou 160 mm/m a 320 mm/m para fluido mais
viscosos;
3. minimizar todos os tamanhos das tomadas;
4. para Fluidos quentes, manter as tomadas próxímãs entre si e suficientemente longas para minimizar as variações
de densidade.
Fig. 12. Instalação horizontal para líquidos limpos (Miller)
b) Instalação vertical para líquidos limpos
O transmissor é montado ao lado da tubulação e abaixo da placa de orifício. O sentido da vazão é para
címã.
Fig. 13. Instalação vertical para líquidos limpos (Miller)
c) Instalação horizontal para gás limpo sem condensado

60. O transmissor deve ser montado acímã da tubulação. As tomadas são feitas na parte superior da
tubulação.
Fig. 14. Instalação horizontal para gás
limpo e sem ,condensado (Miller)
d) Instalação vertical para gases limpos sem condensado.
O transmissor é montado ao lado de tubulação e acímã da placa de orifício. O sentido da vazão é para
címã.
Fig.15. Instalação vertical para gás limpo e sem
condensado (Miller)
e) Instalação vertical para líquidos corrosivos ou sujos.
O transmissor é montado ao lado da tubulação e abaixo da placa de orifício. São usados líquidos de
selagem.
O sentido da vazão é para címã, para líquidos contendo grande quantidade de gás e é para baixo, para
líquidos contendo pequenas partículas solidas.
Os dois T de selagem devem estar na mesma elevação que a tomada de alta pressão.
Se a temperatura do processo é maior que 120 oC, o transmissor deve estar afastado da tubulação.

61. Fig. 16. Instalação vertical para líquidos sujos
ou corrosivos (Miller)
f) Instalação horizontal para fluido corrosivos e sujos, com fluido de selagem
Valem as mesmas observações para a instalação de fluido limpos, exceto que são usados dois T, cheios
do líquido de selagem e montados ao mesmo nível.
Fig. 17. Instalação horizontal para líquidos sujos e
corrosivos usando fluido de selagem (Miller)

62. III - TURBINA MEDIDORA DE VAZÃO
1. Introdução
A turbina é um medidor de vazão volumétrica de líquidos e gases limpos, da classe geradora de pulsos,
que extrai energia da vazão medida. A turbina é largamente usada por causa de seu comprovado excelente
desempenho, obtido a partir das altíssimos precisão, linearidade e repetibilidade
A precisão da turbina é melhor que a de muitos outros medidores de vazão em regime turbulento e é
usada como padrão para a calibração e aferição de outros medidores.
A medição com sucesso e precisão da vazão com uma turbina depende de vários fatores. Inicialmente
deve se selecionar o medidor e o equipamento condicionador de sinal corretos. A seleção é função da faixa da
vazão, da rangeabilidade, da temperatura, da pressão, de várias propriedades do fluido, tais como a densidade a
viscosidade, a capacidade de lubrificação, a compatibilidade química com o material das partes molhadas do
medidor. Partículas contaminantes e sujeiras em suspensão influem na precisão da medição e na sobrevivência da
turbina. A seleção dos circuitos eletrônicos associados depende do ambiente, da informação desejada e do tamanho,
rangeabilidade e linearidade do medidor.
Uma vez todos os componentes do sistema tenham sido selecionados corretamente, eles devem ser
calibradas de modo que a sua medição seja válida. A viscosidade do líquido e a densidade do gás são muito
importantes neste ponto. Por exemplo, uma turbina calibrada em água não pode possivelmente fazer uma medição
precisa de óleo combustível. Muitos usuários fazem medições baseadas em fator de calibração marcado na turbina
sem considerar a validade deste fator para o fluido específico que está sendo medido naquele momento.
2.Turbina Padrão Integral
O medidor de vazão tipo turbina mais usado é o que utiliza o rotor com eixo longitudinal a vazão, com
bitola integral, com diâmetro aproxímãdamente igual ao da tubulação.
2.1. Princípio de Funcionamento
O princípio básico de funcionamento da turbina é o seguinte: a vazão do fluido a ser medida impulsiona o
rotor da turbina e o faz girar numa velocidade angular definida. A rotação das pás da turbina é diretamente
proporcional a vazão do fluido. Através da deteção mecânica ou eletrônica da passagem das lâminas do rotor da
turbina pode se inferir o valor da vazão. Há a geração de pulsos com frequência linearmente proporcional a
velocidade do fluido e como consequência, diretamente proporcional a vazão.
Fig. 1. Componentes da turbina: corpo, rotor,
mancais e detetor

63. 2.2 Partes Constituintes
a) Corpo
O corpo da turbina abriga o rotor, as peças internas e os suportes. O fluido a ser medido passa pelo
interior do corpo. O corpo da turbina é montado como um carretel sanduichado na tubulação.
O corpo da turbina deve suportar a temperatura e a pressão de operação do processo e por isso o seu
material deve ter uma resistência mecânica adequada. Como o fluido do processo molha diretamente o corpo da
turbina, a escolha do seu material é função da compatibilidade com o fluido do processo, sob o aspecto de corrosão
química. Porém, a função dos componentes requer ou rejeita alguns tipos de materiais e isso deve ser considerado
na seleção do material do corpo. Por exemplo, para o detetor operar corretamente, o material do corpo entre o rotor
e o detetor ano pode ser magnético. As lâminas do rotor devem ser magnéticas, para serem detectadas pelo pickoff.
Fig.2. Corte do corpo da burbina mostrando seus internos
O corpo da turbina pode ser feito de vários tipos de ligas metálicas e polímeros químicos. O material
mais usado é o aço inoxidável 316 e o 303, com a inserção de aço 304 na posição do detetor. Para Fluidos
particularmente corrosivos, são usadas ligas especiais. Os materiais ano metálicos são o nylon e o PVC.
O corpo da turbina pode ter as guarnições terminais com roscas fêmeas NPT, frangeadas ou outros tipos
menos comuns (Grayloc, Victanlic, Tridover.) Quando as flanges são escolhidas, deve se indicar a classe de pressão.
O diâmetro da turbina expressa o seu tamanho. A máxima vazão a ser medida é o parâmetro
determinante do tamanho da turbina. Para a medição de líquidos, a vazão é especificada em GPM ou LPM; para os
gases a vazão volumétrica deve ser especificada na condições reais de pressão e temperatura.
Há limites da vazão máxima por causa dos limites naturais da velocidade rotacional impostos pela
estatura do rotor e dos mancais, da cavitação provocada pelas lâminas e pela grande perda permanente. Há também
limites inferiores de vazão, por causa da deteção e da não-linearidade da região.
b) Rotor
A turbina com vazão axial possui um rotor com lâminas girando sobre mancais que são suportados por
um eixo central. Todo o conjunto é montado centralizado dentro do corpo por suportes que também possuem
retificadores da vazão, a jusante e a montante. A velocidade angular rotacional é proporcional a vazão volumétrica
do fluido que passa através do medidor.
Em cada momento que uma lâmina passa pelo detetor, um pulso é gerado. O sinal de saída e um trem de
pulsos, com cada pulso correspondendo a um volume discreto do fluido. A totalização dos pulsos dá o volume que
passou e a frequência dos sinais indica a vazão instantânea.

64. Fig. 3. Rotor da turbina apoiado sobre mancais
Quando a vazão é constante, o torque de acionamento do rotor gerado pelo impacto do fluido nas lâminas
balanceia exatamente a força de arraste causada pelos rolamentos, pela viscosidade do fluido e pela força de retomo
do detetor magnético.
As lâminas do rotor. são geralmente feitas de aço magnético para gerar um pulso com amplitude
suficiente de ser detectada. O aço inox 316, padrão para o corpo, não pode ser detectado magneticamente .e o
material padrão é o aço inox ferrítico 430 ou 416. Quando ano se pode usar um material magnético compatível com
o fluido a ser medido, usa-se um rotor com material ano magnético e se usa um material magnético para revestir as
extremidades das lâminas. Quando há problemas de corrosão, usam se ligas especiais; por exemplo, a liga Hastelloy
pode ser detectada magneticamente.
c) Mancais e Suportes
As funções do mancal dentro da turbina são as de evitar que o rotor seja levado pela pressão dinâmica do
fluido e posicionar o rotor corretamente em relação ao jato do fluido. Ele deve oferecer pequeno atrito de arraste e
deve suportar os vigores do processo, como temperaturas extremas, corrosão, abrasoa, transigentes de vazão e de
pressão, picos de super-velocidade. A rangeabilidade e a linearidade da turbina dependem do desempenho dos
mancais e suportes.
Há três tipos de mancal radial: esférico (ball),cilindro (jornal) e cônico (pivô).
c.1) Mancal esférico
Os mancais são com rolamentos esféricos de baixo atrito, comumente de aço inoxidável 440C. Ambos os
mancais são usados com um rotor balançado com preciso, com pás usinadas a um ângulo apropriado para melhorar
a linearidade e a repetibilidade da turbina. Os mancais esféricos oferecem pequena força de arraste e por isso a
turbina tem as características de grande rangeabilidade e excelente linearidade. Os rolamentos são facilmente
substituídos e a substituição não influi praticamente no desempenho e não necessita de nova recalibração.
Além dos rolamentos, os mancais possuem retentores para manter o espaçamento e o alinhamento das
esferas. Estes retentores são de aço inox 303 ou 410, liga fenólica ou fibra com teflon. Estes materiais devem ser
compatíveis com o fluido do processo.
O conjunto do mancal e rotor é fixado axialmente no interior da carcaça, através dos cones e estruturas de
apoio.
As aplicações da turbina com rolamentos esféricos são para fluidos limpos e lubrificantes, como óleos
hidráulicos, vegetais e de combustão. A grande limitação dos mancais esféricos é que eles são disponíveis somente
em aço inox 440C e por isso ano podem ser usados em fluidos incompatíveis com ele. Eles não se aplicam para a
medição de água, ácidos ou fluidos com partículas em suspensão.
c.2) Mancal cilindro
O mancal cilindro consiste de um eixo acoplado a uma luva (sleeve). Pela escolha dos materiais do eixo
e da luva pode-se obter uma configuração lisa e polida para a corrosão ou dura e resistente para a erosão e
conveniente para manipular Fluidos sem lubrificação e com contaminantes.

65. Os materiais típicos são o carbeto de tungstênio, a cerâmica e o stellite, que são extremamente duros e
resistentes a Fluidos corrosivos e erosivos; o teflon reforçado e o grafite associados ao eixo metálico são excelentes
para manipular Fluidos não-lubrificantes, que ano sejam corrosivos ou abrasivos.
Os suportes cilindros (jornal) são caracterizados por grande força de arraste devido ao atrito de
desligamento e por isso as turbinas possuem uma rangeabilidade menor e uma pior linearidade. O seu desgaste
pode alterar a força de arraste e quando há troca dos mancais, é necessária nova calibração da turbina.
c.3) Mancal pivô
O terceiro tipo de mancal consiste de um eixo suportado por uma superfície cónica. A ponta do eixo
pode rolar ou deslizar, depende da carga. O eixo e o suporte são de materiais duros. Por exemplo, a combinação
de eixo de carbeto de tungstênio com suporte de safira pode ser usada em turbinas para medir vazões muito baixas,
de Fluidos corrosivos e com contaminantes.
Os suportes tipo pivô oferecem menos atrito de partida e de operação que os mancais esféricos. Por causa
da pequena área de contato do eixo-suporte, as cargas do suporte ano podem ser muito elevadas. Por isso, estes
medidores são mais frágeis, temem vibração e choques mecânicos e ano podem operar em alta velocidade.
Fig. 4. Entrada da turbina com condicionador de
vazão e vista dos suportes
d) Materiais
A escolha do material dos mancais é também limitada. Os mancais esféricos são disponíveis em aço inox
440C. Os mancais cilindros são limitados pelas exigência de atrito e de desgaste. As combinações mais usadas são:
grafite ou materiais especiais de fibra e RulonR contra aço inox e carteto de tungstênio contra stelliteR. Em
medidores pequenos usa se a safira. Infelizmente, a exigência de material compatível com a função e com o fluido
pode piorar a linearidade e a rangeabilidade do medidor.
Os retificadores de vazão, na entrada e na saída da turbina, podem ser construidos de qualquer material
compatível com a fabricação, com o fluido e com as exigências da estrutura.
2.3. Detetores da Velocidade Angular
O detetor da velocidade gera uma tensão alternada como resultado da passagem das lâminas do rotor que
afetam a relutância variável do circuito magnético. O sinal de saída varia entre os fabricantes e usualmente está na
faixa de 10 mV a 1 Vrms. A frequência do sinal depende do tamanho e do tipo: tipicamente varia de 10 Hz a 4 kHz.
A maior frequência apresenta maior resolução e é a mais usada.
A deteção da velocidade angular pode ser mecânica ou elétrica. A deteção elétrica pode ser magnética ou
através de ondas de rádio frequência.
a) Deteção eletromagnética
A deteção da velocidade angular da turbina por sensores eletromagnéticos pode ser usada na maioridade
das aplicações, excetuando as vazões muito baixas, em que o arraste magnético sobre o rotor afeta
consideravelmente o desempenho.
A bobina detetora da velocidade é localizada externamente na parede do corpo e sente a passagem das
lâminas. Existem dois tipos de sensores eletromagnéticos: de relutância e indutivo.
O tipo de relutância tem um ímã localizado no centro de uma bobina. Esta bobina eletromagnética cria
um campo de fluxo magnético. Quando as pás permeáveis do rotor atravessam o campo, gera-se um sinal de tensão

66. senoidal, cuja frequência depende da frequência com que as pás do rotor da turbina rompem o campo magnético.
Hoje, não se usa mais este detetor porque ele apresenta uma grande força de arraste.
O sensor magnético do tipo indutivo requer um ímã no rotor da turbina para criar o campo de fluxo
magnético. É constituído de uma bobina em volta de um núcleo de ferro. Quando os campos de fluxo das pás
magnetizadas do rotor passam pela bobina, é induzida uma corrente elétrica alternada com frequência proporcional
à velocidade do fluido e portanto, à vazão do fluido. A vantagem da deteção indutiva é a operação em temperatura
mais elevadas. A desvantagem é a de ter menor rangeabilidade, pois a turbina não consegue medir vazões muito
pequenas, por causa da força de arraste magnética.
b) Deteção com rádio frequência
O sensor da velocidade angular da turbina com onda portadora ou do tipo RF não usa ímã e por isso não
há o problema da força de arraste magnético sobre o rotor.
A bobina faz parte de um circuito oscilador e a passagem de uma pá do rotor pelo campo de rádio
frequência altera a impedância, modulando a amplitude do sinal do oscilador. Usa-se um circuito amplificador para
detetar esta variação da amplitude e fornecer um sinal de saída de pulsos com uma frequência proporcional à
velocidade de rotação da turbina. A vantagem do detetor de RF é a possibilidade de medir vazões muito pequenas,
aumentando a rangeabilidade da turbina. As desvantagens são a limitação da máxima temperatura de operação e a
necessidade de usar o pré-amplificador de sinal.
Atualmente há o desenvolvimento de aplicações de detetores ópticos. Esta deteção tem a vantagem da
RF e adicionalmente é intrinsecamente segura porque usa cabos de fibra óptica.
2.4. Classificação Elétrica
A turbina com deteção elétrica é um instrumento elétrico e como tal necessita de uma classificação
elétrica compatível com a classificação da área onde ele está montada. A classificação elétrica normal é de uso
geral, para local seguro. Opcionalmente, a turbina pode ter a classificação elétrica de prova de explosão, para uso
em local de risco, tipo Classe I, Grupos B, C e D e Divisão I. Isto consiste de uma conexão NPT integral a turbina e
ao detetor que permite a instalação de um conduite ou caixa que engloba o detetor e todos os conectores.
2.5. Turbina para líquido
A turbina para medir a vazão de líquidos é a mais tradicional e a que apresenta menor dificuldade de
construção, pois as condições de operação são mais favoráveis. O líquido é praticamente incompreensível, a
densidade é maior que a do gás e normalmente, a pressão para a vazão de líquido é muito menor que a de gás. Por
exemplo, para se ter o mesmo torque na turbina a velocidade da água é aproxímãdamente 30 vezes menor que a do
ar.
2.6. Características
As características de desempenho da turbina, a não ser que seja dito o contrário, se referem às condições
ambientes e devem ser indicadas nas unidades SI.
a) Faixa de vazão
Expressa as vazões mínima e máxima que podem passar dentro da turbina, tipicamente em m3/s
b) Sensitividade
A sensitividade da turbina é o seu fator K, que é o elo entre os pulsos de saída da turbina (cicios por
segundo) e a vazão (volume por segundo). Como consequência, o fator K é expresso em cicios por m3.
Freqüentemente se usa o K médio, que é a sensitividade medida em toda a faixa de interesse do usuário. A média é
obtida tomando-se os fatores Kmax e Kmin.
c) Linearidade

67. A apresentação normal dos dados de calibração é em ciclos por m3 x frequência, que é a inclinação da
curva de vazão x frequência. A linearidade é então expressa como ± % do K médio.
d) Queda de pressão
A queda de pressão através da turbina, na máxima vazão de projeto, é expressão como em kPa a uma
vazão máxima, quando usada como o fluido específico de medição.
2.7. Condicionamento do Sinal
O sinal de saída do detetor eletromagnético da turbina é um trem de pulsos de tensão, com cada pulso
representando um pequeno volume discreto do fluido. A saída elétrica da turbina é transmitida ao equipamento de
condicionamento de sinal e depois ao sistema de apresentação dos dados, que pode ser de totalização, indicação,
registro, controle ou alarme.
A maioria dos sistemas consiste de um totalizador com uma função de fatorar e escalonar os pulso
recebidos. Como a saída de pulsos da turbina não está diretamente em unidades de engenharia de vazão, os
circuitos de fator e escalonamento fazem os pulsos representar a vazão na unidade conveniente, como litro, galão.
O totalizador acumula o número de ciclos proporcionais a vazão volumétrica total que passou através da
turbina. Um integrador fornece um nível de tensão de corrente contínua proporcional à frequência do sinal. Um
scaler multiplica ou divide a frequência da saída da turbina por um fator selecionado, facilitando a apresentação e a
redução dos dados.
Muitos sistemas de turbina requerem um sinal analógico para fins de controle ou de registro. Nestes
casos, os pulsos devem ser convertidos no sinal padrão de corrente de 4 a 20 mA cc. São disponíveis instrumentos
para esta função, chamados de conversores de frequência/corrente. Quando os sistemas envolvem a totalização e a
necessidade do sinal analógico, o circuito do totalizador incorpora este circuito e há uma saída opcional com o sinal
de corrente de 4 a 20 mA cc.
Há aplicações que necessitam apenas da indicação da vazão instantânea. O indicador, digital ou
analógico, recebe diretamente os pulsos e indica o valor da vazão em dígitos ou através do conjunto escala e
ponteiro.
Há aplicações com a totalização e a indicação feitas no mesmo instrumento, com um contador para a
totalização e com um indicador digital para a vazão instantânea. Como conclusão, os pulsos da turbina são mais
adequados para a totalização da vazão e esta operação é feita quase diretamente. Para registro e controle, os pulsos
devem ser convertidos em corrente analógica padrão de 4 a 20 mA cc.,
2.8. Outras Variáveis de Processo
A turbina mede a vazão volumétrica nas condições reais de operação. Em muitas aplicações práticas, a
medição da vazão volumétrica através da turbina exige a medição de outras variáveis do processo, para as devidas
compensações dos efeitos na medição e para a interpretação completa dos dados.
a) Temperatura
A temperatura do líquido medido afeta o desempenho da turbina. Há um efeito mecânico causado pela
expansão ou contração termal da caixa e da turbina quando a temperatura de operação é diferente da temperatura de
calibração. A variação da .temperatura afeta as propriedades físicas do fluido medido, especialmente sua pressão de
vapor, viscosidade e densidade.
Na medição de vazão de Fluidos compressíveis, como a maioria dos gases e a minoria dos líquidos
(amônia, por exemplo), é necessária a medição da temperatura para fins de compensação.
b) Pressão
Quando a compressibilidade do fluido é importante, a pressão deve ser medida para fins de compensação.
Em medição de vazão mássica, com composição constante do gás, infere-se a densidade do gás pelas medições da
temperatura e da pressão. Normalmente a pressão é tomada no ponto de 4 D depois da turbina.
c) Viscosidade

68. A medição da viscosidade cinemática é desejável quando se opera em uma grande faixa de temperatura
ou em vazões muito baixas e quando se quer uma grande precisão. A viscosidade do líquido é usualmente
determinada indiretamente pela medição da temperatura do líquido em um ponto a 4 D depois da turbina.
Também se mede a temperatura para determinar a viscosidade do líquido, desde que se tenha a curva
temperatura x viscosidade do líquido específico sendo medido.
d) Densidade
É necessário conhecer a densidade do líquido na turbina quando se deseja os dados de vazão de massa.
Teoricamente pode-se medir a densidade diretamente, mas na prática isso é pouco usado, por causa do alto custo e
da baixa contabilidade e precisão dos medidores de densidade em linha de processo. O que se faz, na indústria, é
medir a densidade indiretamente, através da medição da pressão e da temperatura. Na aplicação de medição de
vazão de gases, é necessário que a composição do gás seja constante, para que as medições da pressão e da
temperatura sejam equivalentes à medição da densidade.
e) Desempenho
A característica mais importante do medidor tipo turbina é sua altíssímã precisão. A turbina é tão precisa
que é considerada como padrão secundário industrial. Ou seja, a turbina pode ser usada como um padrão de
transferência para a aferição e calibração de outros medidores, como magnético, termal, sônico.
Porem, o desempenho da turbina depende da natureza do fluido e da faixa de medição da vazão. A perda
de carga, o fator do medidor, a amplitude da tensão e a frequência do sinal de saída dependem do fluido e da vazão.
A turbina necessita da calibração para o estabelecimento do fator do medidor e das características gerais de
desempenho. A precisão do medidor tipo turbina dependente do erro inerente da bancada de calibração.
Os parâmetros da precisão do medidor são a repetibilidade e a linearidade.
f) Repetibilidade
Por definição, repetibilidade é o grau de concordância de várias medições sucessivas sob as mesmas
condições de vazão e de operação, tais como a temperatura, a viscosidade, a vazão, a densidade e a pressão. A
repetibilidade típica da turbina é de 0,1 %.
g) Linearidade
A linearidade é definida como o máximo desvio em percentagem do fator K médio sobre a rangeabilidade
normal de 10:1.
A linearidade pode ser expressa como :
Linearidade K K
K
medio
medio maximo
=
− ⎛⎝ ⎜
⎞⎠ ⎟
×100%
A curva de frequência x vazão representa o fator K (pulsos/volume), onde a linearidade é a variação do
fator K em relação a um valor nominal num ponto na curva. É uma reta inclinada, com não-linearidade próxímã do
zero.
A faixa linear de um medidor de turbina é a faixa de vazão na qual o fator K permanece constante dentro
dos limites declarados. A curva é uma reta horizontal com uma parte não linear, na região de baixa vazão. A não-linearidade
é resultante dos efeitos de atrito dos mancais, arraste magnético e o perfil da velocidade dentro do
medidor.
Em vazões muito baixas as forças de retardo ultrapassam as forças hidrodinâmicas e o medidor deixa de
responder para vazões abaixo de um limite mínimo. Na outra extremidade, desde que a alta pressão evite a
cavitação, a velocidade pode ultrapassar de 1,5 a 2 vezes a máxima especificada, durante curtos períodos de tempo,
sem problemas. A turbina não deve operar durante longos períodos com velocidade muito elevadas, pois isso é
prejudicial a vida aos mancais e a precisão do medidor.
A turbina para gás possui uma linearidade pior do que a turbina para líquido. É mais problemática o
aumento da rangeabilidade da turbina de gás, pela diminuição da vazão mínima.
A linearidade de uma turbina depende da faixa de operação e da viscosidade do fluido do processo. A
linearidade típica é de ± 0,5 % e se aplica para fluidos com viscosidade cinemática próxímã de 1 cSt (água). Acímã
de 1 cSt, a linearidade da turbina se degrada progressivamente.

69. h) Rangeabilidade
A rangeabilidade é a relação entre a vazão máxima e a vazão mínima para a qual é mantida a precisão
específica do medidor.
Por ser um medidor com relação matemática linear entre a frequência e a vazão, a turbina possui uma
rangeabilidade típica de 10:1. A vazão máxima pode ser estendida de 100 %, durante curtos intervalos de tempo,
sem estrago para a turbina. As penalidades possíveis pela operação acímã da faixa é o aumento da queda de pressão
através da turbina e um desgaste maior dos mancais por causa da maior aceleração.
O uso do detetor com rádio frequência, mandatário para turbinas menores que 2", aumenta a
rangeabilidade diminuindo o valor da vazão mínima, pois elimina as forças de arraste magnético. O aumento da
rangeabilidade da turbina pela diminuição da vazão mínima se aplica principalmente na medição de líquidos.
i) Tempo de resposta
A capacidade de responder rapidamente as condições da vazão é uma das vantagens da turbina. A
constante de tempo depende do tamanho do medidor, da massa do rotor e do projeto das lâminas. A constante de
tempo típica varia entre 5 e 10 milisegundos para turbinas de até 4" de diâmetro.
2.9. Fatores de Influência
Os medidores tipo turbina alcançam uma precisão excepcionalmente boa quando usados sob as devidas
condições operacionais: no entanto, são muitos os fatores que podem ter um considerável efeito sobre o
desempenho dos medidores tipo turbina: número de Reynolds, viscosidade, valor e perfil da velocidade.
a) Número de Reynolds
O número de Reynolds influi na medição feita pela turbina porque ele determina o torque que o fluido
exerce no rotor da turbina. O número de Reynolds relaciona as forças de inércia com as forças viscosas. O
denominador do número está relacionado com as forças de retardo do rotor e o numerador está relacionado com o
momento do fluido. Para a turbina funcionar corretamente é necessário que o momento do fluido prevaleça sobre as
forças de atrito, ou seja que o número seja muito maior que o denominador. Para um medidor tipo turbina funcionar
devidamente, recomenda-se que esteja operando em estado de vazão turbulento, que é descrito por Re maior que
4000.
b) Viscosidade
O arraste viscoso do fluido age sobre todas as partes móveis da turbina, provocando um torque de retardo
sobre o rotor. O desvio do fluido pelas pás do rotor provoca uma alteração no momento do fluido e uma força
motriz. O rotor gira, então, a uma velocidade em que a força motriz cancela exatamente o torque de retardo.
A faixa linear do medidor é o parâmetro mais afetado pela variação da viscosidade. A experiência mostra
que para viscosidade cinemática acímã de 100 cS a turbina não mais apresenta a região linear. O arraste da
viscosidade também contribui para a queda da pressão através do medidor e em altas viscosidades, limita a máxima
vazão possível.
O tamanho da turbina é também importante e o medidor menor é mais sensível a viscosidade que o maior.
O efeito da variação da viscosidade depende do tipo do rotor; turbina com lâminas paralelas é mais
afetada, pela variação da viscosidade.
Para uma mesma pressão, a vazão diminui quando a viscosidade do fluido aumenta. Para uma dada
vazão, um aumento da viscosidade pode apresentar uma redução no fator K do medidor.
A viscosidade do líquido é altamente dependente da temperatura. Um aumento da temperatura causa uma
diminuição da viscosidade. Por esta razão, a variação da temperatura altera consideravelmente o desempenho da
turbina.
c) Densidade do fluido
Conforme se verifica no número de Reynolds, a densidade está no numerador, representando um fator no
momento do fluido. Quando o momento do fluido é alterado, a rangeabilidade deve ser alterada a fim de
proporcionar o mesmo torque mínimo necessário do rotor no extremo inferior da força de vazão. Ao ajustar a vazão
mínima do medidor tipo turbina, a repetibilidade e a faixa linear se alteram.

70. d) Instalação
Como a maioria dos medidores de vazão, a turbina também é afetada pelos efeitos de uma instalação com
dispositivos geradores de distúrbios a montante, como válvula, curvas, junções tês, mau alinhamento. A maioria dos
fabricantes sugere instalações com 20 D de trechos retos a montante e 5 D a jusante, onde D é o diâmetro da
tubulação. Quando não são disponíveis trechos retos de tamanhos suficientes, usam-se retificadores de vazão; o
valor típico do trecho reto a montante cai para 10 D, quando se usa retificador.
e) Cavitação
A baixa contrapressão pode causar cavitação num medidor tipo turbina. Basicamente, a cavitação é a
ebulição do líquido causada pela redução na pressão ao invés da elevação na temperatura.
A perda de carga é aproxímãdamente proporcional ao quadrado da vazão e é tipicamente de 3 a 10 psi.
Há uma vazão máxima em que o medidor pode operar para uma pressão de entrada constante devido a cavitação.
Quando a pressão do líquido se aproxímã de sua pressão de vapor, a vaporização local pode acontecer logo atrás das
pás do rotor, provocando um aumento artificial na velocidade do fluido, que pode aumentar drasticamente o fator K.
Como regra, a mínima pressão a jusante deve ser o dobro da máxima queda de pressão na turbina mais
duas vezes a pressão de vapor do líquido medido.
f) Perfil da velocidade
A geometria do sistema de tubos a montante e imediatamente a jusante do rotor afeta o perfil da
velocidade do fluido. Os distúrbios provocados por válvulas de controle, curvas, redutores de pressão, tomadas de
instrumentos . devem ficar suficientemente distantes da turbina. A maioria das turbinas já possuem em sua entrada
e saída retificadores da vazão.
g) Erosão e desgaste
A erosão provoca a deterioração gradativo no desempenho da turbina e pode até destruir rapidamente os
seus internos. O grande desgaste dos mancais aumenta o atrito nos mesmos. A erosão pode afetar o balanceamento
da turbina e como afetar o seu fator K. O uso de filtros eficientes conserva e aumenta a vida útil das turbinas,
evitando alterações do fator K.
2.10. Características de Projeto
Na escolha da turbina, as seguintes características mecânicas devem ser especificadas:
a) Fluidos medidos
Os líquidos ou gases que estão em contato com as partes molhadas, por exemplo, óleo combustível, ácido
clorídrico, água, CO2.
b) Configuração e dimensões
Para as turbinas flangeadas, o tamanho nominal da tubulação é o comprimento entre as flanges. Para as
turbinas com rosca macho, o tamanho nominal da tubulação é o comprimento total.
c) Dimensões de montagem
A não ser que as conexões do processo sirvam como montagem, o desenho esquemático deve indicar o
método de montagem, com o tamanho dos furos, centros e outras dimensões pertinentes, incluindo o .tipo de rosca,
se usada.
Quando o peso da turbina for muito grande, deve ser considerado o uso de suportes, para garantir o
alinhamento dela com a tubulação e para evitar tensões na estrutura.

71. d) Marcação
As seguintes informações devem ser marcadas permanentemente no corpo da turbina: o nome do
fabricante, o modelo, o número de série, a direção da vazão e o tamanho nominal do tubo.
e) Dados do processo
A escolha da turbina requer o conhecimento completos dos dados do processo, como os valores mínimo,
normal e máximo da vazão, temperatura e pressão do processo.
Para fins de escolha do instrumento receptor, é importante conhecer a tensão de saída da turbina, expressa
em volts pico e a frequência na máxima ,vazão de projeto expressa em Hz.
2.11. Dimensionamento
A escolha do tamanho correto da turbina requer o conhecimento da máxima vazão do processo, expressa
em LPM para os líquidos e em m3/h reais para os gases. Quando se tem a vazão padrão, deve-se convertê-la na
vazão real.
A partir da vazão máxima conhecida, seleciona-se o menor medidor da tabela que tenha a vazão normal
máxima maior ou igual a vazão máxima do processo a ser medida. São disponíveis turbinas para a medição de
vazões muito baixas.
Quando a turbina é aplicada em serviço contínuo em uma rangeabilidade menor que 10:1, pode-se
escolher uma turbina cuja vazão nominal de trabalho esteja próxímã do ponto médio da faixa em vez do ponto
máximo da faixa, para aumentar a vida útil dos mancais e suportes.
A turbina é dimensionada pela vazão volumétrica. Cada medidor possui valores típicos de vazões
máxima e mínima e raramente estes valores podem ser ultrapassados. Os diâmetros das turbinas variam de 1/2" (l2
mm) a 20" (500 mm).
No dimensionamento da turbina é recomendado que a máxima vazão de trabalho esteja entre 70% e 80%
da máxima vazão do medidor. Isto resulta em uma rangeabilidade de 7:1 a 8:1 e há uma reserva de 25% para futura
expansão ou para a vazão aumentar. Quando se quer uma rangeabilidade de 10:1, deve-se usar a vazão máxima de
operação igual a capacidade máxima da turbina.
Para se ter um ótimo desempenho e alta rangeabilidade, a maioria das turbinas é projetada para uma
velocidade nominal de 9 m/s. Esta velocidade é maior que as velocidades convencionais dos projetos de tubulações,
típicas de 2 a 3 m/s. Como consequência, se a turbina é selecionada para ter o mesmo diâmetro da tubulação, a
rangeabilidade da medição fica muito pequena; aproxímadamente de 2:1 a 3:1. Por isso, o importante no
dimensionamento da turbina não é o seu diâmetro nominal mas a vazão volumétrica que ela é capaz de suportar.
Assim, na escolha do diâmetro correto da turbina, é aceitável e normal que o diâmetro da turbina seja sempre menor
que o da tubulação. Esta regra pode ser usada como detetora de erro: quando o diâmetro da turbina for igual ou
maior do que o da tubulação, há erro de cálculo ou de dados da vazão.
Como consequência dos diâmetros diferentes da tubulação e da turbina, é necessário o uso de
retificadores de vazão apropriados e adaptadores. Como a turbina possui o diâmetro menor que o da tubulação,
usam-se cones de adaptação concêntricos, com ângulo de inclinação de l5o. Deve-se cuidar que a turbina e a
tubulação estejam perfeitamente alinhadas e evitar que as gaxetas provoquem protuberâncias na trajetória da vazão.
Outro aspecto que deve ser considerado na escolha do tamanho da turbina é a pressão estática disponível
na linha. A turbina produz uma perda de pressão típica de 3 a 5 psi (20,7 a 34,5 kPa) na máxima vazão. A perda de
carga é proporcional ao quadrado da vazão, análoga a placa de orifício. Como consequência, se a turbina está
operando na capacidade de 50% da máxima, a perda de pressão é 25% da máxima pressão diferencial.
A mínima pressão ocorre em címa do rotor, com uma grande recuperação depois do rotor. Assim, a
pressão da linha deve ser suficientemente elevada para evitar que o líquido se vaporize e provoque a cavitação. Para
evitar a cavitação, a pressão da linha deve ser no mínimo igual a 2 vezes a pressão diferencial máxima através da
turbina mais 1,25 vezes a pressão de vapor do líquido. Quando a pressão a jusante não é suficiente para satisfazer
esta exigência, .a solução é usar uma turbina maior, que irá provocar menor perda de carga, mas em detrimento de
uma menor rangeabilidade.
Se ocorrer a cavitação, haverá um erro de leitura a mais que a real. A cavitação pode destruir o rotor e os
suportes da turbina, por causa de sua alta velocidade.

72. 2.12. Considerações Ambientais
Várias condições ambientais podem afetar a operação da turbina. Os componentes eletrônicos devem ser
alojados em caixa a prova de tempo, para eliminar os problemas de umidade.
A temperatura da turbina é principalmente determinada pela temperatura do processo. Porém, a
temperatura da bobina de transdução e o conector pode ser influenciada pelo ambiente. As baixas temperaturas
geralmente não causam problemas mas as altas temperaturas podem afetar a isolação.
A vibração mecânica encurta a vida útil da turbina e pode provocar erros sistemáticos nos dados obtidos.
Os campos magnéticos e as linhas de transmissão .na proximidade da turbina podem introduzir ruídos
espúrios, se o circuito não está adequadamente blindado.
A pulsação da vazão pode produzir erros ou estragos na turbina.
Deve se cuidar para que as condições de operação estejam dentro dos limites estabelecidos na
especificação do fabricante.
2.13. Instalação da Turbina
A turbina é afetada pela configuração da linha a montante e a jusante. Isto é causado principalmente pelo
redemoinho do líquido que flui e por isso a configuração a montante é muito mais influente que a jusante.
Tipicamente, a turbina requer trechos retos maiores que os exigidos pela placa de orifício. Quando o fabricante não
especifica diferente ou não se tem as regras tratadas nas normas (API 2534, ASME: Fluid Meters - Their Theory and
Application), deve se usar trechos retos iguais ao mínimo de 20 D antes e de 5 D depois da turbina. Pode-se usar
retificador de vazão antes da turbina e o próprio suporte do rotor age como um retificador de vazão. Raramente é
usado, mas é possível que grandes distúrbios depois da turbina requeiram o uso de retificador de vazão a jusante.
Deve se evitar que a tubulação exerça pressão e tensão mecânica sobre o corpo da turbina.
A turbina deve ser instalada de conformidade com a seta de direção marcada no seu corpo. É possível se
ter turbinas especiais, capazes de medir a vazão nos dois sentidos. Ela necessita de um fator de calibração aplicável
nos dois sentidos e um projeto especial das peças internas.
A turbina deve ser instalada na mesma posição em que ela foi calibrada, usualmente na posição
horizontal.
O líquido medido no pode conter partículas solidas com dimensões máximas maiores do que a metade do espaço
entre as extremidades da lâmina e o espaço da caixa. A vida útil da turbina será aumentada com a colocação de um
filtro a montante.
2.14. Calibração e Rastreabilidade
Calibrar a turbina é levantar de novo o seu fator K, que representa a correspondência do número de
pulsos com a vazão medida. Para se fazer esta calibração deve se conhecer a vazão simulada, com uma precisão
superior a da turbina..
A rastreabilidade é a capacidade de demonstrar que determinado medidor de vazão foi calibrado por um
laboratório nacional de referência ou foi calibrado em comparação com um padrão secundário referido a uma padrão
primário. Por exemplo, nos EUA, o padrão primário é dado pelo National Institute of Standards and Technology
(NIST), ex-National Bureau of Standards (NBS).
As bancadas de calibração podem ser de dois tipos: gravimétricas ou com provers.
Há ainda bancadas sofisticadas que utilizam um cilindro rigorosamente calibrado para a determinação
exata da vazão. O levantamento do fator K é conseguido através de computadores digitais pessoais. A interface I/0
recebe os sinais do pistão calibrado e da turbina e automaticamente determina o fator K da turbina. Através de
programas orientados por menus auto explicativos, pode se levantar e traçar as curvas de calibração, relacionando o
fator K com a frequência, com a vazão, com a velocidade e outros parâmetros.
A bancada de calibração deve reproduzir as condições reais da aplicação da turbina, utilizando o mesmo
fluido do processo, com a duplicação dos valores da densidade, viscosidade, pressão, temperatura.
2.15. Operação
a) Pressão do fluido
Uma pressão mínima a jusante da turbina para qualquer instalação deve ser mantida para evitar uma
variação no fator de calibração devido à cavitação. A mínima pressão depois da turbina é função da pressão de
vapor do líquido e da presença de gases dissolvidos. A pressão míníma a jusante deve ser medida no ponto de 4 D
depois da turbina.

73. b) Instalação elétrica
Um cabo com dois ou três condutores, blindado, deve ser usado na saída da turbina. A bitola do fio deve
ser baseada na atenuação aceitável do sinal. A fiação de sinal deve ser segregada da fiação de potência. A
blindagem do cabo deve ser aterrada em apenas um ponto. Normalmente ela é aterrada na extremidade da turbina.
O aperto excessivo nas Conexões elétricas pode danificar a bobina de transdução e até o corpo da turbina,
dependendo do material.
c) Verificação do funcionamento mecânico
O tipo do procedimento de teste depende da aplicação da turbina. O mais compreensivo teste envolve o
circuito eletrônico associado e o equipamento de indicação. O teste de verificação do spin do rotor deve ser feito
com cuidado, usando um fluido que tenha uma lubricidade compatível com o tipo do suporte usado e que não
provoque uma super velocidade no rotor. A turbina medidora de vazão é um instrumento de precisão e pode se
danificar se uma mangueira de alta pressão de ar é utilizada para sua limpeza ou para a verificação da rotação do
rotor.
Mais medidores de vazão são danificados por excesso de velocidade no rotor durante a partida do que por
qualquer outra razão. Para evitar danos no medidor, a vazão de fluido deve ser aumentada gradualmente até o
medidor atingir a vazão desejada.
É recomendado que a turbina de vazão seja instalada de forma que ela permaneça cheia de fluido quando
a vazão cessa. Quando o medidor de vazão é deixado instalado em uma linha que está temporariamente fora de
serviço e tenha sido parcial ou completamente drenada, pode ocorrer severa corrosão dos rolamentos ou dos
internos. Se durante estes períodos de parada houver qualquer duvida sobre o nível do fluido na linha e se for
economicamente viável e as condições permitirem, a turbina deve ser removida, limpada e guardada. Quando a
turbina vai ser guardada ou não utilizada por um longo período, deve ser impregnada em um preservativo anti-corrosão
ou óleo de maquina.
d) Verificação do sinal induzido
A bobina detetora, o circuito associado e o equipamento de leitura de um sistema podem ser verificados
através de um sinal induzido. Uma pequena bobina, ligada a uma fonte de corrente alternada é mantida próxímã a
bobina detetora de modo a se notar o efeito de transferência de energia. Este teste verifica o funcionamento do
circuito sem desligar qualquer conexão e sem provocar nenhum dano ao circuito. Deve se evitar o teste da bobina
detetora por meio de aplicação direta de sinais, pois isso poderia alterar a sua característica ou a sua continuidade.
2.16. Manutenção
A manutenção de uma turbina, a nível de usuário, consiste de uma inspeção periódica para assegurar que
as partes internas não sofreram qualquer corrosão ou incrustação pelo fluido medido. Caso alguma peça tenha sido
danificada, ela deverá ser substituída, pelo usuário ou pelo fabricante. Quando se trocam os internos da turbina é
conveniente que seja levantado o fator K da turbina.
Uma das maiores causas de um desempenho fraco da turbina é o deposito de sujeira sobre os mancais ou
suportes. Quando resíduos duros ou gelatinosos estão depositados dentro dos mancais do rotor a liberdade de
rotação da unidade será fortemente prejudicada. Portanto é recomendado, sempre que possível, que o medidor tipo
turbina seja cuidadosamente lavado com um solvente apropriado, após um determinado tempo de uso. O solvente
deve ser quimicamente neutro e altamente volátil de modo que haja completa secagem após a operação de lavagem.
Alguns solventes apropriados seriam: álcool etílico, freon, solvente padrão ou tricloro etileno.
Para inspeção e limpeza das partes internas, o conjunto do rotor pode ser retirado da carcaça. O conjunto
do suporte do rotor e a carcaça podem ser limpos com solvente ou álcool.
2.17. Testes e Calibrações
Os métodos de calibração aceitáveis para a turbina são do tipo: gravimétrico, volumétrico e de
comparação. Cada tipo possui vantagens e desvantagens, dependendo do tipo do fluido e da operação.
Os métodos gravimétricos requerem que a densidade do fluido seja determinada com precisão, desde que
ela é a base para a conversa de volume massa. O efeito do gás adicionado ao tanque de peso em calibradores
gravimétricos fechados deve também ser considerado. O fator do empuxo para o ar, em calibradores gravimétricos
abertos é função da densidade do fluido.

74. O método volumétrico é mais direto, desde que não haja conversão de massa para volume. O calibrador
pode ser do tipo aberto para uso de líquido com baixa pressão de vapor ou do tipo fechado, em que uma pressão a
jusante maior do que a atmosférica é mantida para evitar a perda do líquido do vaso por evaporação.
Os métodos de calibração podem ainda ser classificados como estáticos ou dinâmicos.
No método estático, a pesagem ou a medição do volume ocorre somente nos intervalos em que o fluido
não está entrando ou saindo do vaso. Este método é muito preciso quando feito em condições apropriadas e deve
incluir as verificações estáticas contra as unidades de referência de massa ou volume rastreadas do NIST.
No método dinâmico, a medição do volume ou da massa ocorre enquanto o fluido está entrando ou
saindo do vaso de medição. Embora mais conveniente para muitas aplicações, ele pode envolver erros dinâmicos
que não podem ser detectados pelas verificações estáticas com as unidades de referência e de massa. Os calibradores
dinâmicos devem ser verificados cuidadosa e periodicamente por correlação, para garantir que não há erros
dinâmicos significativos.
2.18. Cuidados e Procedimentos
a) Tubulação
A tubulação entre a turbina e o vaso de medição deve ser curto, com volume desprezível em relação ao
volume medido e projetado para eliminar todo ar, vapor e gradientes de temperatura. Ele deve ser construido para
garantir que todo o líquido e somente este líquido passando através da turbina está sendo medido.
b) Válvula de controle de vazão
A válvula de controle de vazão deve ser colocada depois do medidor de vazão para reduzir a
possibilidade de ocorrer a vazão com as duas fases (líquido/vapor) dentro da turbina sob teste. Quando isto não é
prático, deve-se instalar um regulador da pressão a jusante da turbina, para manter a pressão a montante (back
pressure) requerida.
Métodos positivos, se possível visuais, devem garantir que a ação da válvula de fechamento (shutoff) é
positiva e que não ocorre vazamento durante o intervalo de calibração.
A capacidade mínima do vazão de medição depende da precisão requerida e da resolução do indicador e
da turbina sob teste.
c) Fluido
O líquido usado para fazer a calibração deve ser o mesmo do processo cuja vazão será medida pela
turbina e as condições de operação devem ser duplicadas. Quando não é possível usar o fluido do processo, deve se
usar o fluido substituto com a viscosidade cinemática e a densidade relativa .(gravidade especifica) dentro de 10 %
daquelas do fluido de operação. A lubricidade de um líquido não pode ser bem definida como a densidade e a
viscosidade, mas este parâmetro também deve ser considerado.
Deve se usar filtro antes da turbina, para protege-la contra sujeira e má operação. O grau de filtragem
depende do tamanho do medidor.
d) Posição
A turbina deve ser instalada como indicada pela flecha de direção marcada no seu invólucro.
A turbina normalmente é calibrada na posição horizontal com o elemento de transdução vertical e na
parte superior. Quando a instalação de serviço é diferente da horizontal, a inclinação pode causar uma variação no
fator de calibração, por causa do desequilíbrio axial. A orientação do elemento de transdução também pode causar
um erro devido a .relação das forças de arraste magnético e da gravidade.
e) Procedimentos do teste
Os resultados obtidos durante a calibração devem ser registrados em uma folha de dados.
A turbina deve funcionar por um período mínimo de cinco minutos em uma vazão razoável antes da
calibração. Durante o período de funcionamento, o pico da tensão de saída deve ser medido e registrado nas vazões

75. mínima e máxima. O formato da onda do sinal de saída também deve ser observado num osciloscópio para verificar
o mau funcionamento da turbina.
O número de pontos de calibração não deve ser menor que cinco e deve incluir as vazões mínima e a
máxima especificadas pelo fabricante. O número de vazões em cada ponto de calibração deve ser, no mínimo, igual
a dois, com a vazão subindo e descendo. O fator K, a linearidade e a faixa linear são determinadas destes dados.
A pressão absoluta a justante deve ser medida no ponto de 4D depois da extremidade da turbina. No
mínimo ela deve ser igual a soma da pressão de vapor do líquido na temperatura de operação mais três vezes a
queda de pressão através da turbina.
A temperatura do líquido de calibração na turbina deve ser medida no ponto 4D depois da turbina.
Quando se instala o sensor de temperatura a montante da turbina, ele deve ser montado no ponto de I D antes do
retificador de vazão suplementar. Em todas as instalações, o sensor de temperatura deve estar imerso em uma
profundidade suficiente para minimizar os erros de condução térmica.
Os métodos gravimétricos requerem um base exata de conversão de massa para volume. A densidade do
líquido, à temperatura e pressão do medidor, deve ser determinada com uma incerteza de ± 0,05 % ou menor. O
efeito da empuxo do ar deve ser considerado.
2.19. Aplicações
Devido à sua característica de excelente desempenho, a turbina é largamente usada para aplicações de
altíssímã precisão, para a transferência comercial de produtos valiosos, como óleo cru, hidrocarbonetos refinados e
gases. As turbinas são muito utilizadas em aviação, para a medição da vazão de combustíveis.
As turbinas proporcionam medidas extremamente precisas de líquidos e gases bem comportados. A
variedade das configurações tomam este medidor muito versátil. A sua saída de pulsos é conveniente para a
totalização direta da vazão. A relação linear entre a frequência e a vazão resulta em grande rangeabilidade, típica de
10.1, podendo ser aumentada, através da calibração, para até 100:1.
A turbina pode ser usada como referência secundaria padrão para a determinação e aferição do fator K de
outros medidores de vazão. O desempenho da turbina, de boa qualidade, devidamente calibrada e em aplicações
corretas, é provavelmente o mais preciso que qualquer outro tipo de medidor de vazão.

76. IV - MEDIDOR MAGNÉTICO DE VAZÃO
Fig. 1. Tubo medidor magnético de vazão
1. Introdução
O sistema de medição consiste de um tubo não-magnético e não-condutor elétrico com duas bobinas
eletromagnéticas posicionadas diametralmente. Quando fluido condutor elétrico passa no interior do tubo e
perpendicular as linhas de forças magnéticas, induz uma força eletromotriz proporcional a sua velocidade. Esta
milivoltagem é detetada por dois eletrodos montados diametralmente no tubo.
Fig. 2. Princípio do medidor magnético de vazão
As bobinas eletromagnéticas são energizadas por tensão alternada senoidal ou por um trem de pulsos,
chamado de tensão continua pulsada.
2. Relações Matemáticas
A medição magnética da vazão se baseia na lei de Faraday da indução eletromagnética. Quando um
líquido com uma condutividade elétrica acímã da mínima flui através de um tubo com revestimento interno isolante
d, colocado em um campo magnético de densidade de fluxo B, aparece uma voltagem induzida nos eletrodos
montados perpendicularmente em ambos os lados do tubo. A relação matemática é:
e = KBdv
onde :
e é a voltagem induzida no condutor;
K é uma constante que depende das dimensões;
d é o diâmetro do tubo;
v é a velocidade do fluido condutor;

77. B é o campo magnético.
Fig. 3. Corte de um medidor magnético de vazão
O tubo deve ter um revestimento isolante para evitar o curto circuito da tensão induzida e o tubo deve ser
de material não ferromagnético para permitir que o campo magnético penetre no líquido.
Assumindo um campo magnético constante e para uma dada geometria, tem-se a relação simplificada
entre a tensão induzida e captada pelos eletrodos e a vazão volumétrica que passa no interior do tubo:
e=KQ
A tensão induzida é mutuamente perpendicular à velocidade do condutor e às linhas de força do campo
magnético.
O campo magnético alternado possui a mesma frequência da tensão de alimentação. A tensão gerada
pelo fluido móvel e captada pelos eletrodos é alternada e possui a mesma frequência da tensão de alimentação.
Na realidade, a velocidade do fluido não é a mesma em todos os pontos através do tubo, mas varia perfil
com as condições da vazão laminar ou turbulenta. O tubo medidor, porém, gera uma tensão que é proporcional a
velocidade media perfil da vazão do fluido. Isto é consequência do fato de cada elemento do fluido no plano dos
eletrodos desenvolver um elemento de tensão que é proporcional a velocidade instantânea. Esta tensão também
representa a vazão volumétrica desde que o tubo esteja totalmente cheio do fluido, durante todo o tempo da
medição.
Na consideração anterior, foi assumido que o campo magnético é constante. Isto nem sempre é verdade,
porque ele é também função da tensão e da frequência de alimentação. O efeito das eventuais variações da tensão e
da frequência deve ser anulada e compensado pelo circuito eletrônico do transmissor eletrônico de vazão, que
converte a tensão alternada gerada no sinal padrão de corrente, de 4 a 20 mAcc.
3. Conceito
O conceito de medidor magnético de vazão é dado por ISO 6817 (l980): "medidor de vazão
eletromagnético é um conjunto de um dispositivo primário (tubo), através do qual a vazão flui e um dispositivo
secundário (transmissor eletrônico de vazão) que converte o sinal de baixo nível gerado pelo dispositivo, primário
em um sinal padronizado, conveniente e aceito pela instrumentação industrial".
O sistema produz um sinal de saída proporcional linearmente a vazão volumétrica do fluido. Sua
aplicação é limitada apenas pela exigência que o fluido seja condutor elétrico e não-magnético. O medidor
magnético é particularmente aplicável para fluidos mal comportados corrosivos, abrasivos, sujos e com sólidos em
suspensão.
O sistema é constituído do :
1. elemento primário;
2. transmissor;
3. cabo de ligação.
4. Elemento Primário
O elemento primário é constituído dos seguintes componentes:
1. tubo medidor;
2. bobinas de excitação;
3. eletrodos;
4. caixa de ligações elétricas;

78. 5. conexões de processo flangeadas.
4.1. Tubo
O material do tubo magnético é não-ferromagnético para permitir a penetração do campo
eletromagnético; p.ex., aço inox 304, fibra de vidro. A superfície interna possui um revestimento interno isolante
elétrico para evitar o curto circuito da tensão, p. ex., teflon poliuretano e cerâmica. O fluido passa no interior do
tubo e fica em contato direto com o seu revestimento e portanto a escolha do material do revestimento deve ser
compatível, sob o ponto de vista de corrosão, com o tipo do fluido do processo. A velocidade do fluido é outro
parâmetro importante, pois pode provocar erosão no revestimento.
Fig. 4. Tubo medidor
4.2. Bobinas
As duas bobinas de excitação, colocadas externamente ao tubo e opostas entre si, para gerar o campo
magnético. Geralmente as bobinas são enroladas com fio de cobre isolado por esmalte em um núcleo de ferro
laminado, para concentrar as linhas de força do campo magnético, focalizando o campo na direção perpendicular ao
fluido.
A potência típica de consumo está entre 10 W a 100 W. Quando a excitação é senoidal, há o perigo de
haver a indução do sinal tipo transformador, pela variação do fluxo magnético ligando a a combinação dos fios dos
eletrodos e o fluido. Esta tensão induzida é chamada de tensão de quadratura. Esta tensão parasita é proporcional
ao fluxo magnético, área transversal do tubo e a excitação. O projeto do tubo e o circuito do transmissor devem
eliminar esta tensão.
4.3. Eletrodos
Os dois eletrodos atravessam o revestimento isolante para fazer contato com o fluido e tangenciam a
superfície interna do tubo. Eles são colocados perpendicularmente ao plano das bobinas para detetar a força
eletromotriz induzida pelo fluido condutor que se move no campo eletromagnético.
Deve haver o revestimento isolante justamente para evitar que a tensão induzida captada pelos eletrodos
entre em curto circuito. Os eletrodos são disponíveis em vários materiais: aço inoxidável não magnético, para
fluidos não agressivos e tantalo, tungstênio, monel, Hastelloy, platina, titânio e zircônio para fluidos agressivos.
Embora a superfície de contato dos eletrodos com o fluido do processo seja pequena, o material dos
eletrodos deve ser compatível com o fluido de modo que não haja corrosão química. A cabeça dos eletrodos tem
um formato especial para se conformar com a superfície interna da tubulação. Na outra extremidade estão as
conexões elétricas.
4.4. Caixa de ligação
As bobinas devem estar contidas em uma caixa, com duas tampas protetoras, provendo uma classe de
proteção mecânica para uso externo e a prova de tempo (NEMA 4 ou IEC IP 65) e opcionalmente resistente a
corrosão, resistente a submersão.
A caixa possui duas conexões elétricas separadas, uma para a alimentação das bobinas e outra para o sinal
de saída do tubo medidor.
A tensão de alimentação pode ser de 120 ou 240 V, 50 ou 60 Hz. A tensão induzida é da ordem de mV.

79. Fig. 5. Tubos flangeados
Os tubos magnéticos podem ser usados em local perigoso de Divisão 2 e a classe de temperatura do
transmissor pode ser T3 (até 180 oC).
4.5. Conexões com o Processo
O tubo magnético possui as conexões do processo nas suas extremidades, através de flanges com face
ressaltada, Classes ANSI 150 ou 300 e DIN PN 10, 6, 25 e 40.
5.Elemento Secundário
O elemento secundário é o transmissor eletrônico de vazão, incorretamente conhecido como conversar.
O transmissor eletrônico de vazão associado ao tubo magnético medidor de vazão recebe o sinal gerado pelo tubo e
o converte em um sinal padrão de transmissão de corrente, típico de 4 a 20 mAcc, conveniente para o controle e o
registro. Opcionalmente, ele pode ter também saída de pulsos, conveniente para a totalização da vazão.
Fig. 6. Tubo e transmissor, transmissor isolado (Foxboro)
O transmissor pode ser montado diretamente no tubo magnético ou afastado dele.
Como o sinal gerado pelo tubo e manipulado pelo transmissor é alternado e de baixo nível (poucos
milivolts) ele deve ser rigorosamente blindado contra interferências internas e externas. Há blindagem até no
circuito impresso.
A tensão gerada é função da velocidade do fluido e é independente da temperatura, pressão, densidade,
viscosidade, turbulência e condutividade do líquido (desde que ela seja maior que um limite mínimo especificado
pelo fabricante do sistema).
A impedância de entrada dos amplificadores do sinal deve ser muito elevado e muito maior que a
resistência entre os eletrodos e o fluido de pequena condutividade, que é também muito elevada.
A ação galvânica provavelmente induz uma tensão parasita, atrapalhando o sinal de saída. O campo
magnético constante não é desejável, pois provoca a polarização dos eletrodos. Usa-se, então, um campo magnético
alternado para evitar tal polarização. Com campo magnético de alta frequência a amplificação apresenta menores
problemas. Mas a indução assimétrica e a capacitiva nos terminais dos eletrodos introduz pequenos erros na
medição. Quando os fios terminais formam uma malha fechada no campo, a ação do transformador induz uma

80. parasita nesta malha. Se o plano desta malha é paralelo as linhas de força, este efeito pode ser evitado. As tensões
em fase adequada e em amplitude conveniente podem ser combinadas para neutralizar os efeitos parasitas.
As providências para eliminar os efeitos da variação da amplitude e da frequência da tensão, o
demodulador com o sinal de referência para eliminar os problemas da quadratura das tensões e fase dos sinais, os
detalhes para eliminar os erros parasitas tornam o circuito eletrônico do transmissor muito complexo.
6. Conector Tubo-Transmissor
Como o sinal gerado pelo tubo magnético e recebido pelo transmissor eletrônico é alternado ou contínuo
pulsado, ele deve ser rigorosamente blindado, pois seria eletricamente impossível separar o sinal alternado do ruído
alternado mais comum. O cabo utilizado possui várias camadas de blindagem. Cada fio individual é blindado, o
par é blindado em conjunto, por duas vezes.
7. Instrumento Receptor
Como em todo sistema de medição de vazão, é possível se ter diferentes instrumentos para receber e
condicionar o sinal gerado pelo transmissor eletrônico. Assim, pode se associar o sistema de medição magnética de
vazão com totalizador, indicador local ou remoto, registrador, controlador, alarme e chave de vazão.
Para fins de totalização, é conveniente que o sinal seja digital, em pulsos. A transformação do sinal de 4
a 20 mAcc em pulsos pode ser feita no transmissor eletrônico. Opcionalmente, o transmissor eletrônico associado
ao tubo magnético pode ter uma saída em pulsos, linearmente proporcional a vazão e adequado para a totalização.
Obviamente, pode se ter esta conversão analógica/digital no instrumento totalizador de vazão.
8. Classificação dos Medidores
Os medidores magnéticos podem ser classificados sob vários parâmetros, tais como o líquido a ser
medido, o tipo de indução e a forma de onda tensão de excitação.
8.1. Líquido Medido
a) Eletrólito
A corrente elétrica é o movimento de cargas elétricas, geralmente de elétrons em condutores metálicos ou
de ions em soluções eletrolíticas.
O tipo mais comum de medidor magnético de vazão opera com líquidos que são eletrólitos. A condução
eletrolitica é devida ao movimento dos íons no líquido. Sob condições normais, há a dissociação na solução aquosa
e os íons resultantes se movem aleatoriamente dentro do fluido até que seja aplicada uma força eletromotriz . Os
íons então migram para os eletrodos, de conformidade com sua carga e ocorre a combinação química resultando em
uma corrente elétrica. Entretanto a combinação química pode resultar no desprendimento de gás nos eletrodos.
Esta camada gasosa isola parcialmente os eletrodos do líquido e causa uma variação da resistência aparente entre os
eletrodos. Este processo, conhecido como a polarização dos eletrólitos, pode ser grandemente reduzido pelo uso da
tensão alternada através do eletrólito. Este é o motivo do uso da tensão alternada para excitar as bobinas do campo.
b) Condutor elétrico
O metal líquido conduz a eletricidade, como o metal sólido de modo que os problemas associados com a
polarização do eletrólito não existem e neste caso pode se usar um campo magnético permanente. A condutividade
dos metais líquidos é muitíssimo maior (10) que a dos eletrólitos e portanto a corrente induzida é muito maior e
difícil a sua manipulação e medição. Para este medidor, o campo magnético é muito menor.
c) Dielétrico
Embora pouco conhecido, um meio isolante também gera uma tensão quando se movimenta em um
campo magnético. O problema é a medição desta pequena tensão induzida com altíssima impedância de entrada. O
efeito do movimento de um dielétrico em um campo magnético é o alinhamento dos dipolos elétricos e este efeito é
conhecido como a polarização do dielétrico (diferente da polarização do eletrólito).

81. 8.2. Indução
Os medidores magnéticos podem ser de dois tipos: de tensão induzida e de campo magnético induzido.
A maioria dos medidores magnéticos industriais é do tipo de tensão induzida, onde o numero Rem é zero.
Os medidores com campo magnético induzido devem ter Rem (número de Reynolds magnético) diferente de zero.
8.3. Formas da Tensão Induzida
Atualmente há duas tecnologias diferentes relacionadas com a tensão de alimentação e excitação das
bobinas: por corrente alternada senoidal e por corrente contínua pulsada.
a) Excitação senoidal
Historicamente, a primeira tecnologia empregada usa uma tensão alternada senoidal para excitar as
bobinas. As vantagens da excitação senoidal são a maior homogeneidade e a melhor estabilidade do campo
eletromagnético criado. A grande desvantagem é o problema da quadratura que aparece, provocando o desvio do
zero.
A tensão induzida está 90 graus defasada da tensão de alimentação, pois o circuito é puramente indutivo.
A amplitude da quadratura não é constante, sendo afetada pela sujeira depositada nos eletrodos, que muda a
impedância de entrada do sinal. O zero dos medidores com alimentação alternada é estabilizado por um circuito de
rejeição da quadratura, integralizado ao circuito do transmissor eletrônico.
b) Excitação com corrente contínua pulsada
A tensão de excitação das bobinas deve ser variável com o tempo, para que não haja polarização nos
eletrodos. Além da excitação senoidal clássica, atualmente se emprega a excitação de corrente continua pulsada.
A tensão de excitação é um trem de pulsos. E a tensão induzida é também um trem de pulsos, cuja
amplitude diferencial é proporcional a vazão. Além de ciclar a tensão em "liga" e "desliga" em uma frequência
menor (2 a 30 Hz) que a senoidal (50 a 60 Hz), o medidor com cc pulsada faz a média no tempo das diferenças entre
os sinais induzidos no "liga" "desliga" . O sinal " desligado" representa o ruído da linha e o sinal "ligado" representa
o sinal induzido mais o ruído. Deste modo é possível se fazer o zero do instrumento cíclica e automaticamente. E é
eliminado, de modo simples, o problema de quadratura.
O medidor com cc pulsada é menor e cerca de 35% mais barato que o medidor com ca senoidal. Ele
também consome menos energia, sua instalação e sua fiação de campo são mais simples. Porém, a resposta do
medidor com ca senoidal é mais rápida e seu desempenho é superior quando manipula fluidos sujos.
Partículas duras no fluido podem criar um ruído de baixa frequência no sinal de vazão, devido a raspagem
dos eletrodos e reações eletroquímicas na superfície dos eletrodos. Este ruído de baixa frequência, que afeta a
estabilidade do medidor tipo cc pulsada é efetivamente eliminado do tipo ca senoidal por causa de sua maior relação
sinal/ruído. Para resolver o problema de fluidos sujos, os fabricantes do tipo cc pulsada introduziram recentemente
um circuito avançado de redução de ruído e modificaram os esquemas de excitação das bobinas.
9. Características e Aplicações
O medidor magnético de vazão é tradicionalmente primeiro a ser considerado em aplicações onde se tem
problemas de corrosão e manipulação de líquidos com sólidos em suspensão. É certamente o medidor mais usado
em indústria de celulose e papel e mineração. Ele é conveniente para medir fluidos não newtonianos. Eles possuem
tamanhos de diâmetros entre 3 mm até 3 m.
Na seleção de um medidor magnético de vazão devem ser considerados os parâmetros de:
1. custo;
2. instalação;
3. fluido medido;
4. desempenho do medidor;
5. desvio de zero.
9. 1. Custo
O sistema de medição magnética de vazão é considerado relativamente caro e por isso só se justificaria
seu uso para medição de fluidos difíceis: sujos, abrasivos, corrosivos, viscosos e ascéticos. Porém, mesmo que o
custo inicial do sistema de medição magnética de vazão seja elevado, os custos posteriores de instalação inicial, de

82. consumo de energia e de manutenção são baixos. Como o tubo não possui peças moveis, praticamente não requer
manutenção e nem há necessidade de estoque de peças de reposição. A perda de carga praticamente nula também
representa economia de bombeamento e compressão.
9.2. Instalação
O tubo medidor magnético opera em qualquer posição, horizontal, vertical ou inclinada. A instalação do
elemento primário deve garantir que o tubo esteja sempre cheio. Os eletrodos devem ser montados em um plano
horizontal, para evitar que haja circuito aberto causado por bolhas de ar no topo do tubo.
A continuidade entre o fluido condutor e o tubo metálico é necessária, para prover uma referência para o
sinal de medição. Deve se aterrar o tubo medidor a tubulação metálica local ou ao líquido, se a tubulação for não-condutora.
O sistema magnético é provavelmente o medidor que requer os menores trechos a montante e a jusante.
Mesmo assim ele requer trechos retos; Foxboro sugere 5D a montante e 3D a jusante do medidor.
9.3. Fluido
O tubo não apresenta nenhuma obstrução ao fluido e por isso a queda de pressão é igual à da tubulação
do mesmo diâmetro e mesmo comprimento. Sua robustez é equivalente à da tubulação. O sistema pode medir
vazões nos dois sentidos, pois o tubo é simétrico.
O tubo mede fluidos difíceis e críticos: corrosivos, viscosos, sujos, abrasivos, com sólidos em suspensão,
newtoniano e não-newtoniano.
O fluido do processo deve ser não-magnético e possuir uma condutividade mínima suficiente para
garantir uma resistência de saída do elemento primário de duas ou mais vezes menor que a resistência de entrada do
elemento secundário. A resistência de saída do elemento primário é dada aproxímãdamente por:
R≈ 1
dσ
onde
d = é o diâmetro do eletrodo;
μ = é a condutividade.
A operação do medidor não é afetada pela variação da condutividade do líquido, desde que ela seja
uniforme na região do medidor. As eventuais bolhas de ar podem causar erros se elas causam variações efetivas da
condutividade local ou se elas resultam em seção do tubo parcialmente cheia.
Normalmente, se medem Fluidos não-magnéticos, com a condutívidade mínima de 1,0 μS/cm. Com
cuidados especiais pode se medir vazão de fluido com mínimo de 0,1 μS/cm. Esta faixa cobre desde água destilada
até metais líquidos. Por exemplo, a condutividade da água destilada pura é de 0,04 μS/cm. A maioria dos produtos
químicos hidrocarbonatos, gases e vapor não é compatível com o medidor magnético de vazão. A maioria das
soluções aquosas condutores elétricas, limpas ou sujas, com sólidos em suspensão, pode ser medida.
Não há numero de Reynolds mínimo nem limites de viscosidade. Há limites para as velocidades do
fluido. A velocidade muito elevada pode provocar erosão no revestimento. Hoje há aplicações com tubo revestido
de cerâmica, apropriado para suportar velocidade mais elevada.
Pode se verificar se está havendo desgaste no revestimento observando a trilha de cor diferente que fica
na parede interior do tubo, na altura dos eletrodos metálicos.
A vazão com velocidade muito baixa também é limitante, pois pode haver deposição de material nos
eletrodos. Para evitar tal problemas é disponível o limpador ultra-sônico dos eletrodos.
O sistema é flexível, pois são disponíveis vários tipos de materiais de revestimento e de eletrodos, pode
se escolher a melhor combinação, para atender as exigências de corrosão química e erosão física.
O medidor de vazão não é afetado pelas alterações da temperatura e pressão, porém, sempre há limites
específicos de temperatura e pressão por causa da construção do medidor e principalmente por causa do
revestimento do tubo.

83. 9.4. Desempenho do Sistema Medidor
O sistema apresenta alta sensibilidade, precisão e estabilidade. A precisão do sistema medidor pode ser
melhorada quando se determina o fator do par casado: tubo medidor e transmissor eletrônico. Os tubos e os
transmissores podem ser usados indistintamente, sem preocupação com o diâmetro do tubo e o fluido do processo.
A calibração do sistema praticamente não é afetada pela variação da condutividade, densidade,
turbulência e viscosidade do fluido. O período de verificação do fator do tubo (relação entre a milivoltagem e a
vazão) é longo, pois o sistema é estável e praticamente não há alteração dos parâmetros que estão embutidos na
constante do medidor.
9.5. Desvio do Zero
Na maioria dos medidores com excitação senoidal, o zero deve ser ajustado. Nos medidores com
excitação continua pulsada o ajuste do zero é feito automaticamente pois há um nível zero de referência. O ajuste
do zero é feito com o tubo cheio do fluido condutor e com a vazão zero (velocidade zero).
As causas do desvio do zero ainda não são totalmente entendidas e identificadas.
A primeira causa é a existência da polarização eletrolitica no fluido, fazendo o fluido exibir uma
característica capacitiva e resistiva. Assim, variação na característica eletrolitica do fluido muda o ângulo de fase
dos sinais de quadratura. Quando se diminui este sinal de quadratura das tensões, permanece um pequeno efeito que
é atribuído ao desvio do zero.
Outro efeito pode ser devido as correntes parasitas induzidas no tubo de aço inoxidável pelo campo
magnético. Qualquer alteração no perfil destas correntes, por exemplo, devida à variação de temperatura, pode
alterar a amplitude do campo induzido pelas correntes. Por este motivo, os fabricantes devem cuidar que os tubos,
principalmente os de maior diâmetro, tenham simetria dos pontos de solda.
Os outros efeitos podem ser devidos a malha dos fios dos eletrodos e os efeitos capacitivos parasitas da
fiação.
10. Vantagens e limitações
a)Vantagens
O medidor magnético de vazão é quase o medidor universal. Os seus méritos são:
1. O tubo medidor é totalmente sem obstrução e não possui peças moveis. A perda de pressão permanente através
do cabo medidor é igual à perda de um pedaço de tubulação de mesmo comprimento. Os custos de
bombeamento são baixos por causa da pequena perda de carga;
2. O consumo de energia é muito baixo, principalmente quando a excitação é por voltagem contínua pulsada. O
consumo típico é de 15 a 20 watts;
3. O medidor pode manipular Fluidos mal comportados, como ácidos, bases, águas e soluções aquosas, por causa
da boa resistência à corrosão e erosão apresentada pelos diversos tipos de revestimento, como teflon, cerâmica e
plásticos especiais e pelos diversos materiais dos minúsculos eletrodos, como aço inoxidável, Monel, titânio,
Hastelloys, platina e tântalo;
4. O medidor pode ser usado em aplicações com Fluidos sujos e com sólidos em suspensão, por causa de não ter
obstrução e da alta resistência física dos revestimentos;
5. O medidor pode medir vazão muito pequenas e muito elevadas, sendo comercialmente disponíveis com
diâmetros entre 3 mm e 3 m;
6. O medidor pode medir vazão nas duas direções.
b) Desvantagens
Como nada é perfeito, o medidor magnético de vazão possui limitações específicas de uso:
1. O medidor só funciona com fluidos que tenham uma condutividade elétrica mínima, típica de 1 μS/cm. Ele não
mede algumas substâncias puras, incluindo hidrocarbonos e não mede gases;
2. O medidor é relativamente pesado;
3. A instalação elétrica deve ser bem cuidada, principalmente o aterramento;
4. O custo do sistema total varia de moderado para caro, sendo justificado seu uso quando se tem problemas de
fluido;
5. O medidor precisa estar sempre cheio, mesmo quando não há vazão, para não gerar voltagens espúrias e deve ter
o ajuste de zero periódico.

84. 11. Conclusão
O desenvolvimento dos medidores magnéticos de vazão é cíclico. Periodicamente, novos projetos
relacionados com a tecnologia de excitação (senoidal ou continua pulsada), com os materiais de revestimento
(cerâmica), com a deteção da tensão ou do campo induzido, com a posição das bobinas de excitação (internas ao
tubo) e dos eletrodos (sem contato com o fluido) são lançados comercialmente. Os objetivos das inovação são a
melhoria da estabilidade do zero, a facilidade da calibração, a melhoria da repetibilidade e linearidade da medição, a
insensibilidade as variações na composição do fluido.
A maioria das aplicações estão dirigidas para a medição de soluções aquosas condutores em tubulações
circulares. Novas pesquisas e desenvolvimento são feitas com a medição de metais líquidos e com fluidos não
condutores (dielétricos).

85. V - MEDIDOR DE VAZÃO DESLOCAMENTO POSITIVO
Fig. 1. Medidor de vazão de deslocamento positivo
1. Introdução
O medidor de vazão com deslocamento positivo retira a energia do fluido para seu funcionamento. Os
medidores podem medir líquidos e gases. Eles podem ser construidos com pistão rotativo, com pistão reciprocante,
com disco nutante, com lâminas rotatórias e com engrenagens ovais. Qualquer que seja a construção, todos
funcionam sob o mesmo princípio simples de deslocar volumes discretos e conhecidos do fluido, da entrada para a
saída do instrumento e contar tais volumes.
2. Princípio de Funcionamento
O princípio de Arquimedes estabelece que qualquer objeto submerso em um fluido desloca o seu volume
de fluido. Se o volume deslocado é mais pesado, o objeto flutua no fluido; se o volume deslocada é mais leve, o
objeto afunda no fluido. Por exemplo, o balão com ar aquecido flutua porque ele desloca um volume de ar frio que
pesa mais que o peso do balão. A pedra afunda na água por que ela desloca um volume de água que pesa menos que
o peso da pedra.
Na medição de vazão por deslocamento positivo aplica-se o vice-versa do princípio de Arquimedes: um
volume discreto de fluido desloca ou move um corpo solido.
A característica básica do medidor de vazão a deslocamento positivo é a passagem do fluido através do
elemento primário em quantidades discretas. Desde que se conheça o volume de cada quantidade e se conte o
número das quantidades isoladas, obtém-se o volume total.
O medidor a deslocamento positivo divide a vazão de líquidos em volumes separados conhecidos,
baseados nas dimensões físicas do medidor, conta-os ou totaliza-os. Eles são medidores mecânicos em que uma ou
mais peça móvel, localizada no jato da vazão, separa fisicamente o líquido em incrementos. A energia para acionar
estas peças é extraída do fluido do processo sob medição e apresenta uma queda de pressão entre a entrada e a saída
do medidor. A precisão geral do medidor depende dos pequenos espaçamentos entre as partes moveis e fixas e dos
comprimentos destas extensões de vazamento. Assim, a precisão tende a aumentar, quando o tamanho do medidor
aumenta.

86. Fig. 2. Princípio do medidor de vazão a deslocamento positivo
3. Características e Aplicações
Enquanto a maioria dos medidores de vazão mede a velocidade do fluido e infere a vazão volumétrica
desta velocidade, o medidor a deslocamento positivo não mede a vazão instantânea, mas totaliza diretamente o
volume, embora alguns também forneçam uma saída analógica proporcional a vazão. Os medidores de vazão de
deslocamento positivo são considerados geradores de pulso, porque cada volume discreto de fluido é representado
por um pulso ou uma unidade contável. A soma dos pulsos resulta na quantidade total da vazão.
O medidor de deslocamento positivo pode ser considerado um tipo de motor fluido. A pressão
diferencial entre o medidor é a força acionante que opera com alta eficiência volumétrica sob uma pequena carga.
Esta carga é provocada por dois motivos: um devido ao atrito no elemento de medição e no mecanismo de indicação
ou registro, a outra devido a perda de pressão resultante da restrição da vazão. O trabalho feito pelo "motor" contra
estas cargas resulta em perda de carga permanente irrecuperável.
Como os medidores de gás medem o volume nas unidades reais, referidas as condições do processo,
devem ser feitas correções continuamente na temperatura e na pressão. A precisão varia tipicamente de ± 0,5 a ±
l% da vazão medida. A rangeabilidade pode variar entre 20:1 a 50:1, dependendo do projeto. A precisão e a
repetibilidade são convenientes para aplicações de transferências comerciais, de bateladas e de mistura. O perfil
existente da velocidade no fluido não afeta o desempenho, de modo que o medidor pode ser colocado praticamente
em qualquer parte da tubulação do sistema.
Normalmente, todos os medidores de vazão com deslocamento positivo são calibrados para garantir um
alto grau de precisão. A precisão depende do tamanho do medidor, do tipo de serviço, das exigências contratuais
legais. O medidor da bomba de gasolina deve ter a precisão de ±1 % para instalações novas. Na prática o erro é de
± 2 %. Com cuidado e calibração pode se ter a precisão de ± 0,5 % do valor medido.
Não há peças moveis especificas que requeiram manutenção regular e substituição. Porem, o fluido deve
ser limpo e definitivamente não pode conter partículas abrasivas. Os líquidos devem ter propriedades lubrificantes.
O vapor entranhado no líquido ou a cavitação pode provocar super velocidade e eventualmente pode danificar o
medidor.
Quando estes medidores são volumosos, devem ser usados fundações ou suportes, similares aqueles
usados em bombas. O custo relativamente elevado do ,equipamento e de sua operação pode ser plenamente
justificado pela excepcional precisão, pela capacidade de medir baixas vazões, pela repetibilidade e pela
rangeabilidade.
O medidor a deslocamento positivo com bom desempenho deve manter a isolação das quantidades,
obtida através de dois tipos de selagem: a positiva e a capilar. A selagem positiva pode usar um seio flexível
(p. ex., água) ou um selo mecânico. Em qualquer caso, o selo deve evitar vazamentos do fluido para
e da câmara de isoiação. A selagem capilar prove um selo através da tensão superficial de um filme ou fluido entre
duas superfícies que não estão em contato físico de uma câmara de isoiação.
Como o fluido deve fazer uma selagem, o medidor a deslocamento positivo de líquido é sensível a
variação da viscosidade. Abaixo de uma "viscosidade limite", tipicamente de cerca de 100 centistoke, o medidor
deve ser calibrado para o fluido especifico. As viscosidades acímã do limite não afetam o desempenho da medição.
Realmente, quanto maior a viscosidade, melhor é o desempenho, embora a alta viscosidade aumente a queda de
pressão, porque as peças moveis consomem mais energia para deslocar o fluido.
Como a alta queda de pressão apressa o desgaste, a maioria dos fabricantes especifica uma queda máxima
de pressão permissível e especifica a capacidade com a viscosidade crescente. Com fluidos muito viscoso, rotores
com maiores folgas permitem maiores vazões.
Os erros na medição são devidos principalmente aos vazamentos do fluido não medidos da entrada para a
saída do medidor. O termo usado para expressar o vazamento em medidores de vazão com deslocamento positivo é
o deslizamento (slip).
4. Tipos de Medidores
Os medidores a deslocamento positivo se baseiam em diferentes mecanismos acionadores do fluido, tais
como: disco nutante, engrenagens ovais, pistão rotatório, pistão reciprocante, rotor espiral, lâmina rotatória.
4.1. Disco Nutante
O medidor a deslocamento positivo com disco nutante, conhecido como medidor de disco, é usado
extensivamente para o serviço de medição de água residenciai. O conjunto móvel, que separa o fluido em
incrementos, consiste de disco + esfera + pino axial. Estas peças se fixam numa câmara e a dividem em quatro
volumes, dois acima do disco na entrada e dois debaixo do disco na saída. Quando o líquido tenta fluir através do

87. medidor, a queda de pressão da entrada para a saída faz o disco flutuar e para cada ciclo de flutuação, indicar um
volume igual ao volume da medidora, menos o volume do conjuntos do disco. A extremidade do pino axial, que
move em um círculo, aciona uma cam que está ligada a um trem de engrenagens e registra o total da vazão. Este
medidor possui imprecisão de ± l a ± 2 % do fundo de escala. É construido para pequenos tamanhos e sua
capacidade máxima é de 150 GPM (570 lpm).
4.2. Lâmina Rotatória
Este medidor de vazão possui lâminas tencionadas por molas, que selam os incrementos do líquido entre
o rotor excentricamente montado e a caixa, transportando o líquido da entrada para a saída, onde ele é descarregado
devido ao volume que diminuir. Este medidor é o mais usado na indústria de petróleo, aplicado para medir
gasolina, óleo diesel, querosene com faixas de alguns GPM de líquidos de baixa viscosidade até 175.000 GPM (66,5
lpm) de fluidos viscosos. A imprecisão é de ± 0,1 %; alguns medidores apresentam imprecisão de ± 0,05% do
fundo de escala. Os materiais de construção são variados e podem ser usados em altas temperaturas e pressões,
como 180 oC e 1000 psig (7 MPa).
Fig. 3. Medidor com lâminas rotatórias
4.3. Pistão Oscilatório
A porção móvel deste medidor consiste de um cilindro que oscila em torno de uma ponte dividida que
separa a entrada da saída. Quando o cilindro oscila em torno da ponte, o pino faz uma rotação por ciclo. Esta
rotação é transmitida a um trem de engrenagens e registra diretamente ou magneticamente através de um diafragma.
Este medidor, usado em medição da água domestica, tem a capacidade de manipular líquidos limpos viscosos e
corrosivos. A imprecisão é da ordem de ± l% do fundo de escala. É usado em pequenos diâmetros, para medir
baixas vazões. O custo depende do tamanho e dos materiais de construção.
4.4. Pistão Reciprocante
O mais antigo dos medidores a deslocamento positivo, este medidor é disponível em várias, formas: com
vários pistões, com pistão de dupla ação, com válvulas rotatórias, com válvulas deslizantes horizontais.
Um braço atuado pelo movimento reciprocante dos pistões aciona o registro. Estes medidores são
largamente usados na indústria de petróleo, com uma precisão de ± 0,2% do fundo de escala.
4.5. Lóbulo Rotativo
Neste medidor, dois lóbulos são acoplados juntos para manter uma posição relativa fixa e giram em
direções opostas dentro do invólucro. Um volume fixo de líquido é deslocado por cada revolução. Um registro é
engrenado a um dos lóbulos.
Uma variação deste medidor usa rotores com engrenagens ovais no lugar dos rotores em forma de lóbulo.
Em baixas vazões (0,8 a 152 lph), onde a imprecisão devida às folgas pode ser grande, pode se usar a
versão com servo mecanismo deste medidor. O conceito atrás desta técnica é que não haverá pressão diferencial
através do medidor, não havendo assim força para causar deslizamento das folgas. A eliminação desta pressão

88. diferencial é feita detectando as pressões a montante e a jusante e automaticamente ajustando um motor que varia a
velocidade do rotor, de modo que as pressões sejam iguais.
4.6. Medidor com Engrenagens Ovais
O medidor de engrenagens ovais pertence à classe dos medidores de deslocamento positivo, com
extração da energia do processo, intrusivo e com saída linear em relação a vazão.
O medidor possui uma câmara de medição com duas engrenagens ovais acopladas entre si e girando em
sentidos contrários. Estas engrenagens giram muito próxímãs da parede da câmara, isolando os volumes do líquido.
A câmara de medição possui uma entrada e uma saída. As duas engrenagens iniciam seu movimento devido ao
diferencial de pressão existente entre a entrada e a saída. A cada giro completo das engrenagens, quatro
volumes discretos são transportados da entrada para a saída do medidor, havendo uma proporcionalidade entre a
rotação e o volume transferido.
Fig. 4. Medidor com engrenagens ovais
Esta rotação, normalmente transmitida por acoplamento magnético, passa por unidades redutoras de
velocidade, que permitem a instalação de contadores/indicadores locais, transmissão de pulsos eletrônicos à
distancia ou transmissão de sinal analógico proporcional à vazão instantânea.
Para manter as forças de atrito e as perdas de carga num valor mínimo, as engrenagens ovais giram
totalmente livres. Elas tocam apenas na linha de acoplamento e não tocam na câmara de medição, deixando
pequena área ou fenda entre as engrenagens e a câmara.
Como em todos os medidores de deslocamento positivo, o erro da medição é causado pela vazão do
fluido através destas fendas e função da dimensão da fenda entre as engrenagens e a câmara, do diferencial de
pressão entre a entrada e a saída e da viscosidade do fluido medido.
Um aspecto importante da precisão do medidor com engrenagens é a relação da área da fenda com o
volume da câmara de medição. Quando o volume da câmara de medição aumenta, o volume medido cresce ao cubo
e a área da fenda cresce ao quadrado.
A precisão típica dos medidores com engrenagem é de ± 0,3% do valor medido, numa rangeabilidade de
10:1
Para viscosidades altas, a modificação do perfil dos dentes das engrenagens do medidor permite diminuir
a perda que carga, diminuindo a energia necessária para eliminar o líquido do espaço entre os dentes.
Os medidores de engrenagens ovais são aferidos normalmente com tanques volumétricos ou medidas de
capacidade. A calibração é simples, consistindo na alteração da relação de transmissão do medidor, através da troca
de pequenas engrenagens de ajuste.
A calibração pode ser feita pelo próprio usuário, com o medidor em linha e com o próprio líquido de
operação.
Os medidores de engrenagens ovais são disponíveis em vários modelos diferentes:
1. medidores com carcaça simples, para pequenas e médias vazões e pressões;
2. medidores com carcaça dupla, para medição de vazões médias e grandes, com altas temperaturas e pressões;
3. medidores com acabamento sanitário, para medição de produtos alimentícios e farmacêuticos;

89. 4. medidores com câmara de medição encamisada, para medição de líquidos que necessitam de aquecimento ou
resfriamento em linha;
5. medidores com dispositivos para dosagem local, para possibilitar o controle automático de pequenas vazões;
6. medidores com gerador de pulsos, para aplicação com indicação-monitorização remota.
5. Vantagens e Desvantagens
Os medidores a deslocamento positivo fornecem boa precisão (± 0,25% do valor medido) e alta
rangeabilidade (l5:1). Sua repetibilidade é da ordem de ± 0,05% do valor medidor. Alguns projetos são adequados
para fluidos com alta viscosidade. Não requerem alimentação externa e apresentam vários tipos de indicadores.
Seu desempenho praticamente não é afetado pela configuração a montante do medidor. Eles são excelentes para
aplicações de batelada, mistura, blending, desde que são medidas as quantidades reais de líquidos. São simples e
fáceis de serem mantidos, usando-se pessoal regular e ferramentas padrão.
Os medidores a deslocamento positivo requerem peças usinadas com grande precisão para se obter
pequenos intervalos, que influem no desempenho do medidor. Os líquidos medidos devem ser limpos, senão o
desgaste destruiria rapidamente o medidor e degradaria sua precisão. As partículas contaminantes devem ser
menores que 100 micros. As peças móveis requerem manutenção periódica; os instrumentos podem exigir
recalibração e manutenção periódicas. Eles podem se danificar por excesso de velocidade e requerem alta pressão
para a operação. Não servem para manipular fluidos sujos, não lubrificantes e abrasivos.
6. Conclusão
Como classe, os medidores a deslocamento positivo são um dos mais usados para a medição de volumes,
em aplicações de custódia (compra e venda de produtos). Eles são especialmente úteis quando o fluido medido é
limpo e sem sólidos entranhados. O desgaste das peças introduz a maior fonte de erro. O erro de vazamento
aumenta com fluido de baixa viscosidade. Em grandes medidores, os efeitos da temperatura na densidade e na
viscosidade devem ser considerados.
Os acessórios disponíveis padrão incluem: filtro, conjunto de alívio de ar para remover vapor antes do
fluido entrar no medidor, válvula de desligamento automático para serviços de batelada, compensadores de
temperatura, impressoras manual e automática, geradores de pulsos para manipulação remota, geradores do sinal
analógico para monitorização remota.

90. VI - MEDIDOR DE VAZÃO CORIOLIS
Fig. 1. Medidor de vazão coriolis
1. Introdução
A massa, ao lado do comprimento e do tempo, constitui a base para toda medida física. Como um padrão
fundamental de medição, a massa não deriva suas unidades de medida de qualquer outra fonte. As variações de
temperatura, pressão, viscosidade, densidade, condutividade elétrica ou térmica e o perfil da velocidade não afetam
a massa. Tais imunidade e constância tornam a massa a propriedade ideal para se medir.
Até recentemente, não existia nenhum método prático para medir massa em movimento. Os usuários
tinham de inferir a massa do volume. Infelizmente, os medidores de vazão volumétrica não medem a massa mas o
espaço que ela ocupa. Deste modo, deve-se calcular os efeitos da temperatura e pressão sobre a densidade, quando
deduzir a massa do volume.
A medição direta da vazão de massa evita a necessidade de cálculos complexos. Ela cuida diretamente da
massa e desde que a massa não muda, um medidor direto de vazão mássica é linear, sem as correções e
compensações devidas às variações nas propriedades do fluido.
O medidor opera pela aplicação da Segunda Lei de Newton:
F=ma
onde :
m = massa
a = aceleração
Ele usa esta lei para determinar a quantidade exata de massa fluindo através do medidor. A massa do
fluido tem uma velocidade linear quando ele flui através do tubo sensor. A vibração do tubo sensor, em sua
frequência natural em torno do eixo, gera uma velocidade angular. Estas forças vibracionais do tubo,
perpendiculares à vazão do fluido, causam uma aceleração na entrada e uma desaceleração na saída. O fluido
exerce uma força oposta a si próprio, que resiste às forças perpendiculares do tubo, causando o tubo dobrar. Os
circuitos eletrônicas do medidor de vazão mássica essencialmente medem esta pequena força vibratória induzida
pela vazão do fluido. Esta força do fluido é proporcional à vazão mássica. É a mesma força de Coriolis que causam
as correntes de ar circularem em torno da Terra em rotação. Esta força também cria uma precessão giroscópica
empregada em sistemas de navegação de navios e aviões. A força de coriolis é a única força significativa usada na
determinação da vazão mássica direta.
2. Relações Matemáticas
Um elemento de fluido movendo em velocidade constante ao longo de um trecho reto de tubulação não
possui nenhuma componente de aceleração. Porém, se o tubo é girado um instante, aparece uma aceleração
complementar ou aceleração de Coriolis. Esta componente de aceleração produz uma força de inércia na tubulação

91. proporcional a vazão mássica instantânea. A força de Coriolis é o princípio operacional básico atrás do medidor de
massa de Coriolis.
A aceleração de Coriolis (aC) para uma partícula de massa dm, movendo ao longo de uma tubulação em
rotação vale:
aC = 2 w x vf
onde :
x é o produto vetorial dos vetores velocidade rotacional (w) e velocidade axial (vf) do fluido.
O vetor da aceleração de Coriolis é perpendicular ao plano contendo a velocidade do fluido e o vetor
rotacional. Pela Segunda lei de Newton (F = ma), a força inercial incremental na parede da tubulação, produzida
pela componente da aceleração de Coriolis é :
dF = (dm)(aC) = 2 w qm dr
onde a força elementar dF é perpendicular ao plano dos vetores velocidade e rotacional.
Ela age na direção perpendicular à tubulação e se opõe ao movimento rotacional. A força inercial total na
parede da tubulação é obtida da integração ao longo da tubulação e a vazão mássica instantânea é dada por :
Q= F/2 w L
No medidor industrial, a tubulação não é girada mas oscilada por bobinas eletromagnéticas na frequência
natural da estrutura. Pela aplicação de um movimento oscilatório, é possível suportar rigidamente a tubulação e
eliminar os suportes. Desde que a tubulação está agora aterrada, a rigidez do sistema é muito aumentada, limitando
o movimento que pode ser seguramente suportado sem ruptura. Para diminuir a rigidez, são usados tubos longos
que podem tomar vários formatos de modo a minimizar o comprimento total do medidor. Estes formatos,
normalmente em U, aumentam a perda de carga do medidor.
O medidor Coriolis é um sistema dinâmico, onde a velocidade angular de acionamento está em fase com
a aceleração de Coriolis produzida e, portanto, defasada de l80 o da força de Coriolis do fluido na tubulação.
Há dois modos diferentes de vibração, uma vibração do circuito da tubulação acionada
eletromagneticamente (em sua frequência natural) e outra vibração produzida pelas forças de Coriolis acionando a
tubulação em uma frequência correspondendo a frequência do primeiro modo.
Há duas deflexões: uma produzida na porção acionada dd (na frequência de ressonância) e outra dF,
resultante da força de Coriolis. Estas deflexões estão defasadas de 180o: quando a deflexão de acionamento dd é
zero, a deflexão produzido pela força de Coriolis dF é máxima. Esta diferença de quadratura entre as duas deflexões
serve para detetar a vazão mássica instantânea e pode ser detetada pela:
1. amplitude dos dois modos;
2. diferença de fase;
3. cruzamento do zero.
É comum o uso de dois tubos, diminuindo a necessidade de potência e resultando em um sistema de
sintonia balanceada que minimiza a energia entrando ou saindo do sistema de fontes externas. O fluido pode ser
dirigido seriamente ou em paralelo, dependendo do fabricante. Os modos de acionamento, de deflexão de Coriolis,
de deteção e relação da amplitude medida dependem de cada fabricante.
Fig. 2. Esquema do tubo medidor coriolis
3. Calibração
O medidor Coriolis necessita da calibração inicial para a determinação da constante do instrumento e se
mantém para qualquer fluido. A verificação ou a recalibração é facilmente feita no campo, pelo usuário. Para uma
mola acionada estaticamente, a calibração com um único líquido, usando um fluido com única densidade, seria
suficiente para determinar a constante do medidor para todas as variações de densidade, desde que a rigidez do
sistema (constante de mola) seja corrida para as variações de temperatura. As cargas não são aplicadas
estaticamente mas são aplicadas na frequência de acionamento. Uma função de transferência mecânica é portanto
introduzida em adição a função estática.

92. 4. Medidor Industrial
Um objeto se movendo em um sistema de coordenadas que gira com uma velocidade angular, desenvolve
uma força de Coriolis proporcional a sua massa, a velocidade linear do objeto e a velocidade angular do sistema.
Esta força é perpendicular junto a velocidade linear do objeto como a velocidade angular do sistema de
coordenadas.
A Terra constitui o sistema rotatório. Por causa da força de Coriolis, um objeto lançado de uma torre alta
atingirá a terra um pouco a leste da vertical. Neste caso, a velocidade angular está apontada para o norte e a
velocidade linear está dirigida para baixo e a força de Coriolis está na direção leste. Se o movimento do objeto
fosse impedido de cair em um longo tubo vertical, esta componente da velocidade dirigida para leste faria o objeto
exercer uma força contra a parede do tubo. Se o líquido é bombeado através deste tubo, a força de Coriolis contra o
tubo é proporcional a vazão mássica e o momento angular da terra.
Em um medidor tipo Coriolis, o fluxo do fluido de entrada é dividido entre dois tubos curvados, iguais e
com diâmetros menores que a tubulação do processo. A vazão segue as trajetórias curvas e converge na saída do
medidor. Estes tubos estão vibrando em sua frequência natural, geralmente por um dispositivo magnético. Se, em
vez de ser continuamente girado, o conduite vibra, a amplitude e a direção da velocidade angular se alternam. Isto
cria uma força de Coriolis alternada. Se os tubos curvados são suficientemente elásticos, as forças de Coriolis
induzidas pela vazão mássica produzem pequenas deformações elásticas nos tubos. Esta distorção pode ser medida
e a vazão mássica inferida dela.
Fig. 3. Sensor do medidor coriolis
Em sua forma mais simples, o medidor de vazão Coriolis possui dois componentes básicos: o sensor e o
transmissor eletrônico. O sensor é um conjunto de tubo (um ou dois) instalado na tubulação do processo. O tubo
usualmente em forma de U é vibrado em uma pequena amplitude, na sua frequência natural, por meio de um sinal
da bobina acionadora. A velocidade angular do tubo vibrante, em combinação com a velocidade de massa do fluido
vazante, faz o tubo inclinar. A quantidade de inclinação é medida através de detetores de posição, colocados nas
duas extremidades do tubo em U. Os sinais gerados pelos detetores são levados para um circuito eletrônico, que
condiciona, amplifica, padroniza e transmite uma sinal de saída, típico de 4 a 20 mA cc. Nenhum componente a
estado solido fica próximo do tubo e, como consequência, pode-se manipular fluidos em alta temperatura. O
transmissor eletrônico pode ficar até 300 metros de distancia do sensor.
Quando a vazão passa pelo tubo vibrante, o efeito Coriolis ocorre, causando uma inclinação no tubo
durante sua vibração. A inclinação é medida com um tempo de atraso entre as laterais do tubo e a medição é
processada como uma onda senoidal. O tempo de atraso é diretamente proporcional a vazão mássica instantânea.
Independente da inclinação, a frequência de vibração do tubo varia com a densidade do fluido do processo. Deste
modo, além da medição da vazão mássica (maioria das aplicações) pode-se medir também a densidade do fluido
(minoria das aplicações). Um sensor de temperatura, normalmente um bulbo de resistência, é também usado para
monitorar a temperatura, que influi na módulo de Young do tubo metálico.
Nada fica em contato com o fluido, exceto a parede interna do tubo, que é feito normalmente de aço
inoxidável AISI 3l6 (na E & P B.C. adota-se hastelloy devido a forte presença de íon cloreto).
Como somente a massa em movimento é medida, a incrustação de material no tubo sensor não afeta a
calibração do medidor.

93. 5. Características
A saída do medidor é linear com a vazão mássica, de zero até o valor máximo especificado. O circuito
eletrônico pode gerar saída analógica e digital. A saída digital tem frequência ajustável continuamente entre 0 e 3
kHz e 0 a 15 kHz. A saída analógica mais comum é a de 4 a 20 mAcc. A saída pode ser escalonada em qualquer
unidade de engenharia.
A precisão é tipicamente estabelecida entre ± 0,2 a ± 0,4% da vazão medida, com rangeabilidades iguais
ou maiores que 25:1. Elas medem diretamente em unidades de massa. Com medidores volumétricos, a temperatura
ou a pressão estática ou ambas deviam ser medidas para a determinação da vazão de massa.
Portanto, os medidores volumétricos usados para medir a vazão mássica não podem ser tão precisos
quanto os instrumentos usados para medir diretamente a massa.
As faixas de vazão variam de 10 gramas/minuto até 20.000 kg/minuto. Os medidores são disponíveis em
tamanhos de até 6" de diâmetro.
Normalmente não há considerações ou imposições acerca de trechos retos a montante e a jusante. A
maioria dos medidores não necessita de trechos retos vizinhos ao medidor. Não há peças moveis e os tubos são
virtualmente sem obstrução. O medidor pode ser limpo no local e auto-drenado com a própria configuração e
orientação do tubo. São disponíveis também versões sanitárias.
6. Aplicações
Os medidores de vazão Coriolis podem medir líquidos, inclusive líquidos com gás entranhado, líquidos
com sólidos, gases secos e vapor superaquecido, desde que a densidade do fluido seja suficientemente elevada para
operar corretamente o medidor. Os medidores são disponíveis em tamanhos variado de 1" a 6".
A habilidade do medidor de vazão Coriolis medir a densidade tem muitas aplicações. As densidades de
líquidos podem ser medidas com altissímã precisão e em linha, sem os inconvenientes e atrasos de amostragem. A
densidade pode ser usada para determinar a percentagem de material na vazão pela massa (percentagem de sólidos)
ou volume total.
7. Critérios de Seleção
Os fatores na seleção e aplicação do medidor de vazão Coriolis incluem o tamanho, que afeta a precisão e
a queda de pressão, compatibilidade de materiais, limites de temperatura e pressão. Alguns medidores são
projetados para faixas de temperatura entre - 400 a + 600 °F. Os medidores podem suportar pressões de até 5000
psig.
A perda de pressão é um parâmetro importante no dimensionamento do medidor. O valor preciso e
confiável da viscosidade nas condições reais de operação e de vazão (a viscosidade depende da temperatura e do
fato do fluido estar vazando ou não) é importante na determinação da queda de pressão. Normalmente, há uma
relação ótímã entre viscosidade, queda de pressão e tamanho do tubo medidor para uma medição precisa e
confiável.
A compatibilidade do material é critica com muitas vazões e é valiosa a experiência do fabricante com
vários pares fluidos/materiais. As tabelas padrão de corrosão podem não ser suficientes, pois o tubo medidor pode
estar sujeito a corrosão de tensão (stress corrosion crack) com alguns fluidos. O material padrão do tubo medidor é
o aço inoxidável AISI 3l6L. Quando os fluidos são mais agressivos, por exemplo, contendo cloretos, podem ser
usados tubos de Hastelloy, Monel, tântalo ou com revestimentos convenientes.
8. Limitações
Os problemas que aparecem nestes sistemas de medição de vazão de Coriolis estão relacionados com a
sensibilidade a vibração e a alta temperatura, falhas do circuito eletrônico, rupturas do tubo em soldas internas e
entupimento do tubo por fases secundárias. A maioria dos problemas pode ser resolvida com melhorias do projeto.
Tubos curvados de vários formatos reduzem o tamanho e peso de corpo do medidor e diminuem a perda de carga
permanente em médias e altas velocidades.
A distorção do tubo pode ser medida sem a necessidade de se ter um ponto ou plano de referência para o
movimento do tubo. Maiores relações sinal/ruído e correção de desvio de zero melhoram o desempenho do
instrumento. Adicionalmente os medidores são menos sensíveis a vibração e mais fáceis de serem instalados. A
vazão divergente entre os dois tubos não mais necessitam ser distribuída igualmente para manter a precisão e novos
projetos eliminam a necessidade de soldas internas nas extremidades do tubo.

94. Embora o medidor de massa de Coriolis seja não-intrusivo, a trajetória da vazão passa em seu circuito.
Em adição, a vazão é separada em dois tubos com diâmetros menores que o diâmetro da tubulação de processo. Isto
ocasiona o aparecimento freqüente de fase secundária no medidor, quando não cuidadosamente instalado. A perda
de pressão pode ser substancialmente maior do que em outros tipos não-intrusivos e portanto, pode haver o
aparecimento de cavitação e flasheamento de líquidos voláteis.
Os problemas ocorrem mais freqüentemente na partida de sistemas mal instalados do que de falhas
mecânicas ou eletrônicas. Portanto, a instalação deve ser estritamente de acordo com as recomendações do
fabricante. Mesmo para pequenas linhas de processo, os medidores são pesados e volumosos, quando comparados
com outros tipos. Porem, eles não são afetados pela distorção do perfil da velocidade e não requerem longos trechos
de tubulação para sua instalação.
Embora o medidor custe muito mais do que os outros tipos, ele mede a vazão mássica diretamente, sem a
necessidade de instrumentos adicionais para compensação.
9. Conclusão
Hoje, no mundo, há mais de 75.000 medidores de massa direta, tipo Coriolis, para operar nas indústrias
farmacêutica, química, de papel e celulose, petroquímica e de tinta. Eles medem a vazão mássica e a densidade de
materiais tão diversos como tintas e polímeros, óleo diesel e soda caustica, plasma sanguíneo e glicol etileno. O
medidor é particularmente usado na medição de vazão de fluidos não-newtonianos, normalmente encontrados na
indústria de alimentos, tintas e farmacêutica.
O medidor Coriolis é o único que oferece a habilidade de medir diretamente a vazão mássica em um
processo contínuo e principalmente em processos tipo batelada. Um único medidor de vazão pode ser usado para
controlar vários ingredientes ou vários medidores podem medir cada componente da mistura, diminuindo
grandemente o tempo da batelada, com grande beneficio ao usuário, pois o problema de pesar materiais é
inteiramente eliminado.
O medidor Coriolis é também usado em aplicações de transferência de custódia (compra e venda de
produtos).
Desde que haja suficiente velocidade de massa, o medidor Coriolis pode medir vazões de gases.

95. VII - MEDIDOR DE VAZÃO ULTRA-SÔNICO
1. Introdução
A classe ultra-sônica de medidores de vazão possui dois tipos diferentes: tempo de propagação ou tempo
de trânsito e a efeito Doppler. Para a maioria dos medidores ultra-sônicos, a energia elétrica é usada para excitar um
cristal piezoelétrico em sua frequência de ressonância. Esta frequência de ressonância é transmitida na forma de
onda, viajando à velocidade do som, no fluido e no material onde o cristal está tocando.
2. Tipo Diferença de Tempo
O medidor de vazão ultra-sônico a diferença de tempo ou tempo de trânsito mede a vazão, medindo o
tempo gasto pela energia ultra-sônica atravessar a seção do tubo, indo a favor e contra a vazão do fluido dentro da
tubulação. Os tempo de propagação da onda ultra-sônica, através do fluido, são diferentes, quando no sentido da
vazão e quando no sentido contrario. A diferença no tempo de trânsito das ondas, a favor e contrario à vazão, é
proporcional a vazão do fluido. Há uma diferença de tempo de propagação, por que quando a onda viaja contra a
vazão, a sua velocidade é levemente diminuída e quando viaja a favor da vazão, a velocidade da onda sonora é
levemente aumentada.
Neste medidor, uma onda de pressão de alta frequência é projetada, sob um ângulo preciso, através da
tubulação. Quando a onda é transmitida através do fluido na direção da vazão, sua velocidade aumenta. Quanto ela
é transmitida contra a direção da vazão, sua velocidade diminui. Do ângulo entre a trajetória da onda e a vazão do
fluido e da velocidade da onda no fluido pode se determinar a velocidade média do fluido. A vazão volumétrica
pode ser inferida desta medição da velocidade da vazão.
Fig. 1. Princípio de operação do medidor ultra-sônico
Como a onda de ultra-som não pode ser dispersa pelas partículas no fluido, estes medidores são
normalmente usados para medir a vazão de líquidos limpos. As precisões podem variar de ± l a ± 5% da vazão
medida, com rangeabilidades de vazão de 10:1 a 40:1. Como estes medidores são não-intrusivos, a perda de carga
permanente é essencialmente zero. Os transdutores podem ser grampeados do lado de fora da tubulação.
O tipo mais simples e mais econômico envia uma única onda através do fluido e tem dois transdutores
montados com ângulo de 180 graus afastado do tubo. O raio faz a média do perfil da velocidade ao longo de sua
trajetória e não cruza a área do tubo. Isto toma o medidor dependente do perfil da velocidade, que, por este motivo,
deve ser estável. Trechos retos de tubulação são normalmente recomendados para eliminar a distorção e os
redemoinhos.
As bolhas de ar no fluido, ou os redemoinhos e os distúrbios gerados por acidentes antes do medidor
podem espalhar as ondas de ultra-som, causando dificuldades na medição. As variações da temperatura do processo
podem alterar a velocidade do som no fluido, piorando o desempenho do medidor. Há problemas com medições de
pequenas vazões, pois há muito pequena diferença entre os tempos de transmissão a favor e contra a vazão do
fluido.
3. Tipo Diferença de frequência
No medidor a diferença de frequência, ajustam-se as frequências de dois osciladores, uma em fAB e a
outra em fBA, onde se tem:
fAB = 1 / tAB
fBA = 1 / tBA

96. A relação entre a diferença das frequências e a velocidade da onda é dada por:
=
Δf × L
2cosθ
4. Efeito Doppler
O efeito Doppler foi descoberto em 1842 e é usado atualmente em sistemas de radar (ar) e sonar (água) e
em estudos médicos e biológicos. A demonstração prática do efeito Doppler é escutar o apito do trem ou a buzina
do carro. A qualidade tonal (frequência) é diferente para o observador estático quando o trem está também parado
ou em movimento.
Na aplicação industrial, quando um raio ultra-sônico é projetado em um fluido não-homogêneo, alguma
energia acústica é refletida de volta para o elemento sensor. Como o fluido está em movimento com relação ao
elemento sensor e o som espalhado se move com o fluido, o sinal recebido difere do sinal transmitido de um certo
desvio de frequência, referido como o desvio de frequência Doppler. Este desvio de frequência é diretamente
proporcional a vazão.
Estes medidores não são normalmente usados com fluidos limpos, porque uma quantidade mínima de
partículas ou bolhas de gás devem estar no fluido. As bolhas de gás podem ser criadas no fluido para fins de
medição. A precisões geralmente variam de + 2 a ± 5% da vazão medida. Não há usualmente restrições para a
vazão ou para os números de Reynolds, exceto que a vazão deve ser suficientemente rápida para manter os sólidos
em suspensão.
4.1. Aplicações
Como com o tempo de trânsito e outros medidores de vazão, a tubulação deve estar completamente cheia,
para se ter a medição da vazão correta. O transdutor com efeito Doppler indica a velocidade em uma tubulação
parcialmente cheia, desde que o transdutor esteja abaixo do líquido na tubulação.
Os fabricantes especificam a distancia mínima do medidor para os provocadores de distúrbio, como
válvula, cotovelo, te, bombas, tipicamente 10 a 20 D antes e 5 D depois do medidor.
O medidor a efeito Doppler se baseia nas bolhas ou partículas no fluido para refletir a energia ultra-sônica.
Os fabricantes especificam o limite mínimo de concentração e tamanho de sólidos ou bolhas nos líquidos
para operação confiável e precisa. Os medidores ultra-sônicos a efeito Doppler são efetivos com líquidos
misturados com sólidos (slurries). Porem, quando a mistura é altamente concentrada, as ondas ultra-sônicas não
penetram suficientemente no fluido, por causa da reflexão no fluido próximo da parede da tubulação, que se move
muito lentamente.
Variações na densidade da mistura também introduzem erro.
O medidor a efeito Doppler opera independente do material da tubulação, desde que ele seja condutor
sônico. Tubulação de concreto, barro e ferro muito poroso, podem absorver a energia ultra-sônica e podem não
trabalhar bem com um medidor tipo Doppler. Deve-se tomar cuidado com tubo de plástico reforçado com fibra de
vidro; os resultados são excelentes com tubulação de plástico, como de PVC.
O medidor é geralmente barato para comprar, para instalar e para usar. Entretanto, a necessidade de
múltiplos conjuntos de transdutores aumenta o custo da instalação. Muitas vezes, os transdutores são montados do
lado de fora da tubulação.
4.2. Especificações
A precisão especificada é tipicamente de ± 0,5 a ± 5 % da largura de faixa e depende do fabricante,
velocidade, diâmetro da tubulação, fluido do processo. Deve ser feita a calibração no fluido do processo para
converter a velocidade em vazão volumétrica. A calibração sem o fluido do processo pode introduzir erros de + 5%
até -2 % da vazão medida. A calibração feita com outro fluido conhecido mas diferente do fluido do processo real
pode produzir precisão tão boa quanto ± l% do valor medido. A repetibilidade é da ordem de ± 0,5% do fundo de
escala.
Os medidores podem ser bidirecionais, mas eles medem apenas a magnitude e não a direção da vazão.
Pode-se usar totalizador, em vez de indicador da vazão instantânea. Vibrações na tubulação e condições de não
vazão podem causar indicação do fundo de escala devido ao movimento das partículas e das bolhas. A saída de 4 a
20 mAcc é a padrão. Saídas de pulso ou de voltagem são opcionais.

97. 4.3. Conclusão
O número de instalações com medidores ultra-sônicos, tanto a tempo de trânsito como a efeito Doppler,
tem diminuído por causa da reputação de desempenho inadequado. Muitos medidores de vazão ultra-sônicos a
efeito Doppler são medidores portáteis para verificação de grandes vazões; são aplicações que não requerem grande
precisão. Atualmente são projetados medidores ultra-sônicos com melhoria do desempenho, com projetos
envolvendo transdutores múltiplos, maiores freqüências de operação e novas técnicas eletrônicas. Já são
desenvolvidos, inclusive, medidores de vazão para fluidos limpos usando a turbulência do fluido para refletir as
ondas.

98. ANEXO I
1. Medidor Ultra-Sônico Controlotron(Tempo de Trânsito)
1.1. Generalidades
O sistema 990 é um medidor de vazão ultra-sônico extremanente versátil, do tipo de fixação (“clamp-on”)
e tempo trânsito. Para se obter o melhor rendimento possível deste equipamento, é aconselhável prestar particular
atenção às normas de aplicação apresentadas nesta seção.
É preciso dizer ao sistema aquilo que você deseja que ele faça. Você obtém isso, executando o
precedimento de instalação acionado por menu. O computador de fluxo verifica as condições do tubo e do líquido
para otimizar a operação. Contudo, seu desempenho satisfatório depende também da precisão das informações que
você passa para ele.
1.2. Normas quanto ao Líquido
O êxito na medição do fluxo depende do sinal de transmissão sônica que viaja pelo líquido e chega ao
transdutor de recepção sem atenuação excessiva. A maioria dos líquidos se constitui em excelente condutores
sônicos, independente de suas propriedades elétricas ou óticas. Embora líquidos altamente viscosos exibam maior
grau de atenuação sônica, a esmagadora maioria desses líquidos se constitui em aplicações aceitáveis.
1.3. Normas quanto aos Tubos
O sistema 990 opera sobre qualquer tubo de seção circular que seja sonicamente condutivo. Os materiais
de tubo apropriados incluem a maioria dos metais, plásticos, vidro e FRP enrolado a mandril. Os tubos com
estrutura de granulação fina (p.ex., aço carbono e aço inoxidável) normalmente são mais condutivos que o ferro
fundido, ferro dúctil, ou tubos de cobre. Mesmo assim, a maioria deles normalmente é aceitável. Os tubos
inaceitáveis incluem os de concreto, ou outros materiais não-homogêneos.
Os revestimentos de tubos serão aceitáveis, se forem sonicamente condutivos e solidamente ligados à
parede interna do tubo. O sistema opera com êxito sobre tubos com camisas de cimento, se estas forem do tipo de
encaixe no interior do tubo por meio de rotação, de forma a excluir quaisquer bolhas de ar. Os tubos com
revestimentos betuminosos e de resina aplicados suavemente também são aceitáveis. As camisas de plástico são
universalmente aceitas, desde que elas fiquem em íntimo contato com a parede interior (e não meramente
deslizadas para dentro do tubo).
1.3.1. Dimensão dos Tubos
Dependendo dos transdutores e trilhos de montagem adquiridos, os Sistemas Uniflow podem ser usados
com tubos variando de 0,25” a 360” de diâmetro externo. Durante a programação de instalação (vide Seção 5.4 do
manual de operação), o computador de fluxo recomenda transdutores com tamanhos baseados nos dados da
Preparação da Área, aos quais você deu entrada (vide Seção 5.3 do manual de operação).
Tubos com relação entre a espessura de diâmetro externo e a parede (DE/P) maior que 10:1 se constituem
em aplicações ideais. Operações sobre tubos com relações DE/P de 7:1 (ou menor) são aceitáveis, mas poderão
apresentar estabilidade e linearidade reduzidas. Geralmente, as maiores relações DE/P proporcionam melhor
estabilidade. Se o tubo tiver um baixa relação DE/P, você deverá usar o menor dos tamanhos de transdutor
recomendados (se a CDU recomendar dois tamanhos de transdutor).
1.4. Normas para Seleção de Transdutores
O tamanho de transdutor recomendado baseia-se no diâmetro externo do tubo (vide parágrafo 5.3.3.2 do
manual de operação). Contudo, é possível usar-se o sistema com um tamanho de tubo fora de sua faixa de diâmetro
externo nominal. O usuário é que especifica o tamanho do transdutor durante a instalação. O computador de fluxo
responde recomendado um número de Índice de Afastamento do 992MT. O tamanho do transdutor será aceitável, se
o computador permitir instalação no índice de afastamento recomendado, sem emitir um Alerta de Afastamento.

99. Se, usando os transdutores nominais (para o grupo de diâmetros especificados), você não obtiver uma
operação satisfatória, experimente usar os nossos transdutores série “A”. Um transdutor da série “A” poderá ser
recomendado para algumas combinações de parede de tubo e de material. Consulte o Application Engineering
Department da Controlotron para maiores informações, ou solicite o Boletim 991XA para saber qual o material de
tubo adequado.
1.5. Normas a Respeito dos Trilhos de Montagem
Os trilhos de montagem da Controlotron abrigam configurações de montagem Direta ou Refletida (vide
Figura 4-1 do manual de operação). Com base nos dados, aos quais se deu entrada durante a programação da Área, o
computador de fluxo poderá recomendar um trilho de montagem Direta ou Refletida. Esta recomendação poderá ser
rejeitada para se usar um tipo de trilho de montagem disponível. Note que trilhos de montagem Hibridos, que
sustentam, tanto modos Direto, quanto Refletido, podem ser fornecidos pela fábrica.
Habitualmente, recomendamos a montagem Refletida, em razão da simplicidade de sua instalação. Além
disso, a montagem refletida proporciona boa resistência a condições de perfil de fluxo inclinado que pode produzir
fluxo cruzado dentro da corrente. A montagem Refletida poderá ser necessária, se as condições da área não
permitirem acesso ao lado oposto do tubo. Observe que, comparado com a montagem Direta, os trilhos de
montagem Refletida exigem quase o dobro do comprimento de um tubo reto.
Tendo em vista o fato de que a montagem Direta proporciona uma trajetória de feixe sônico mais curto,
esta configuração melhora o desempenho com líquidos sonicamente atenuantes. Além disso, a montagem Direta
poderá ser necessária para abrigar o trilho de montagem, se o único tubo reto disponível for muito curto. Em tais
casos, poderá também ser necessário usar os trilhos especialmente encomendados A ou B (S para sistemas
portáteis).
1.6. Localização do Transdutor
É importante que se leve em consideração os fatos abaixo, ao se escolher a localização do transdutor:
1) Para um melhor perfil do fluxo, tente localizar os transdutores ligeiramente a jusante do centro do mais longo
trecho reto disponível.
2) EVITE (se possível), localizar os transdutores a jusante de:
- uma válvula de estrangulamento, ou qualquer outra fonte de cavitação.
- um tanque de mistura, ou outro equipamento, que possa aerar potencialmente o líquido.
3) NÃO monte os transdutores sobre uma seção de tubo que possa ser esvaziada durante o fluxo zero. Se você não
puder evitar isto, então, lembre-se de que o sistema não poderá medir o fluxo, até que haja o reenchimento do
tubo e que o líquido flua durante tempo suficiente para expelir o ar do tubo.
4) NÃO monte os transdutores numa seção de tubos que tenha carepa interna. Você deverá remover toda a carepa
externa.
5) NÃO monte os transdutores sobre uma costura de tubo, ou outra área interrompida. Os transdutores deverão ser
montados, de modo que qualquer costura fique entre os trilhos de Montagem Direta, e não oposta aos trilhos de
Montagem Refletida.
6) NÃO monte os transdutores, a partir de diferentes computadores de fluxo 994 sobre o mesmo tubo.
7) NÃO estenda cabos de transdutores em rolos comuns com cabos pertencentes a equipamentos de comunicação,
ou de outros sistemas Uniflow.
8) NÃO monte os transdutores debaixo d’água, a não ser que você encomende unidades submarinas e saiba instalá-las,
de acordo com as instruções da fábrica.
9) Consulte a Tabela 5-4 (do manual de operação), quanto à lista de compostos de acoplamento sônico que
recomendamos, quando se faz a montagem dos transdutores sobre o tubo.
1.7. Faixa de Velocidades de Fluxo
A faixa de velocidades de fluxo do Sistema 990 é de, pelo menos, ± 40 pés/seg., independente do
diâmetro do tubo. Dependendo das condições de aplicação, esta faixa pode estender-se acímã de ± 100 pés/seg.
Esta faixa de medição é maior que a de que virtualmente se necessita para qualquer aplicação conhecida.
1.8. Amortecimento e Dispersão dos Dados de Fluxo
O Sistema 990 apresenta resposta de fluxo mais rápida e melhor sensibilidade de detecção que qualquer
medidor de vazão convencional. Portanto, ele pode exibir ligeiras flutuações de fluxo sempre presentes, embora não

100. detectáveis pelos medidores de vazão típicos. Isto representa um bem valioso, quando você precisa captar
transientes de fluxo. Contudo, você pode ajustar os controles de Coeficiente de Salto Vertical e do Conjunto de
Amortecimento (ver Parágrafo 5.4.2) para suavizar a resposta do sistema.
1.9. Aplicações en Altas Temperaturas
Regulamos os transdutores 991 do tipo padrão para funcionamento em até 250°F. Oferecemos
transdutores de fluxo para altas temperaturas (H), (High), com operação nominal prevista para até 375°F. Estes são
os transdutores que você deve adquirir, se a temperatura do tubo, no seu caso específico, exceder a 250°F. Também
fabricamos transdutores (VH) para temperatura muito elevado (VH), Very High, destinados às aplicações, onde a
temperatura exceda 375°F, mas fica abaixo de 450°F.
2. CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO INACEITÁVEIS
Tudo de que o medidor de fluxo necessita para operar é receber um sinal de amplitude suficiente para
ativar seus circuitos de detecção de ganho automaticamente controlados. Em quase todos os casos, condições de
aplicação adversas reduzem o desempenho do sistema, ou causam manifestas falhas operacionais. A descoberta da
condição de aplicação responsável pelas mesmas pode ser o remédio apropriado.
O programa operacional incorpora abrangentes dados de diagnósticos (veja o parágrafo 5.4.4 do manual
de operação). Usando esses dados, nosso Departamento de Serviço Técnico pode observar o comportamento do
medidor, referente à aplicação com grandes detalhes. Uma análise adequada apontará soluções para virtualmente
qualquer problema de aplicação adversa. Nosso Departamento de Serviços presta assistência mediante chamada do
cliente. O número do telefone do Departamento de Serviço Técnico consta do parágrafo 1.8 deste manual.
2.1. Condições do Líquido
Virtualmente todos os líquidos são excelentes condutores sônicos. Contudo, líquidos que conduzem
matéria na forma de pequenas partículas difusas de natureza sólida, não-homogênea, ou gasosa, podem dispersar um
feixe ultra-sônico. Isto se tornará evidente, especialmente se o material disperso possuir impedância sônica diferente
daquela do líquido de base. A impedância sônica é definida como o produto de uma densidade do material e a
velocidade de propagação sônica. O item que trata da Valc (intensidade de sinal) no Menu de Diagnósticos é um
bom indicador desta condição. Um valor baixo (inferior a 40) indica, ou uma possível baixa condutividade sônica
do líquido, ou falho acoplamento do transdutor ao tubo.
Além de impedir possível operação, líquidos com baixa condutividade sônica podem afetar o
desempenho, reduzindo a relação sinal-ruído do sistema. Isto pode provocar visível aumento na dispersão de dados,
não-linearidade, e desvio do zero, se a perda de sinal for extrema.
a) Aeração
Gases não dissolvidos, tendo uma muito baixa impedância sônica, podem dispersar o feixe sônico. Em
grandes quantidades, podem reduzir, significativamente, a intensidade do sinal sônico. Pequenas bolhas causadas
pela cavitação normalmente provocam mais perda de sinal do que uma igual quantidade de grandes bolhas de gás.
Usualmente, pode-se aliviar este problema, eliminando-se a razão da aeração. A aeração pode ser causada por um
tanque de mistura, cavitação de uma válvula de estrangulamento, ou sucção de ar localizado a montante em relação
à posição de montagem do transdutor.
O Sistema 990 opera bem com limite de aeração mais alto que qualquer outro medidor de fluxo de tempo
de propagação. Isto permite que ele meça e emita um índice de Aeração, Vaer, que representa o grau de aeração de
que é capaz de detectar. A medição da aeração prossegue, até que sua presença impeça a operação e dispare um
Alarme de Falha. O índice de aeração é útil para aplicações que precisem de um indicador para a mesma. O índice
Vaer pode ser usado para definir um ponto de referência de Alarme de Aeração que aparece na tela e dispara um relé
de alarme. Note que Vaer é um valor relativo e não absoluto. Será necessário observar (ou criar) uma condição de
alarme de aeração. Quando uma condição de alarme se apresenta, deve-se observar o índice Vaer no Menu de
Diagnóstico (veja parágrafo 5.4.4 do manual de operação). Use este índice como ponto de referência do Alarme de
Aeração. O sistema emitirá um Alarme de Falha, antes que a aeração atinja um nível capaz de prejudicar a operação.
NOTA: Antes de executar a rotina de instalação, deixe transcorrer algum tempo, até que o líquido
“expurgue” todo o ar preso no Tubo.

101. b) Pastas Semi-fluidas
Sólidos densos não dissolvidos (por exemplo, pasta de areia), podem causar problemas de aplicação, se
presentes em quantidades suficientes para provocar considerável dispersão do feixe sônico. Sólidos de baixa
densidade, tais como materiais orgânicos, borra de carvão e lama de esgoto não aerada, geralmente são excelentes
condutores sônicos. As impedâncias sônicas destes materiais ficam bem próximas da maioria dos líquidos. Sólidos
minerais em excesso podem disparar o alarme de Aeração.
c) Líquidos Bifásicos
Os líquidos bifásicos (por exemplo, óleo e água) causam alguma dispersão do feixe sônico. Contudo,
estes geralmente conduzem ondas ultra-sônicas suficientes para uma adequada operação (a não ser que densa
aeração também se encontre presente). Os líquidos bifásicos com grandes quantidades de diferentes componentes,
como areia ou gás livre, poderiam ser também atenuantes sônicos. De igual forma, um líquido misturado
irregularmente com ampla variação de temperaturas pode “parecer” como um líquido bifásico para o computador de
fluxo.
d) Líquidos Viscosos
Líquidos altamente viscosos tendem a “absorver” a energia do feixe sônico, causando redução na
amplitude de sinal, em comparação com líquidos de baixa viscosidade. Contudo, a maioria dos líquidos de alta
viscosidade são suficientemente condutores para uma aceitável operação com transdutores de montagem direta (por
causa da curta via de transmissão ultra-sônica). Um valor Valc baixo (veja parágrafo 5.4.4 do manual de operação)
indica baixa condutividade sônica.
2.2. Condições do Tubo
Assim como os líquidos, a maioria dos materiais de tubos se constitui em excelentes condutores sônicos.
Metais de grãos finos, como aço e suas ligas, são condutores melhores que os metais de grão grosseiro, como ferro
dúctil, ferro fundido e ligas de cobre. Comumente contudo, todos os tubos de metal são aplicações aceitáveis, se não
existirem falhas de fabricação, ou áreas contendo costuras de solda. Tipicamente, estes são pontos insatisfatórios
para transdutores. Tubos plásticos, como PVC ou FRP enrolado a mandril, são condutores sônicos adequados.
Contudo, tubos de fibra de vidro feitos de “camadas” de folhas dessa fibra, geralmente aprisionam ar e apresentam
partes externas muito desiguais para uma boa montagem do transdutor.
a) Revestimentos do Tubo
O sistema opera bem com tubos revestidos de plástico ou cimento em contato molecular com o interior
dos mesmos. De igual forma, camadas protetoras, como de tintas de resina epoxi e camadas betuminosas,
geralmente não apresentam nenhum problema. Contudo, se forem aplicadas em passadas espessas, ou bolsas de ar,
isso poderia impedir o feixe sônico. A pintura no exterior do tubo não constitui problema, a não ser que a tinta se
desprenda do mesmo. Se a pintura desprender-se da parede do tubo, o ar subjacente poderia prejudicar a penetração
do feixe sônico.
b) Relação entre o Diâmetro Externo e a Espessura de Parede do Tubo
Tubos com uma relação entre o diâmetro externo e a espessura de parede (DE/P) menor que 10:1
freqüentemente permitem um incremento de energia sônica de fundo, na parede do tubo. Apresentam níveis mais
elevados de dispersão de dados, não linearidade, ou desvio do zero, quando comparados com tubos de paredes
“finas”. A regulagem do controle do Ajuste de Amortecimento para um período médio mais longo geralmente reduz
a dispersão de dados de maneira satisfatória. Para melhor estabilidade, procure sempre usar o menor (mais baixo
número de bitola) dos transdutores aceitáveis num tubo com baixa relação DE/P.
As instruções de montagem do transdutor incluem um método de redução de ruído para todos os tubos,
inclusive os de baixa relação DE/P. Onde aplicável, este método realiza a absorção de ruído do tubo usando
materiais comuns, como fita de duto. Pode-se obter uma redução de ruído de até 500% (com proporcional redução
da dispersão de dados e desvio), se for usada fita de duto, de acordo com as instruções fornecidas com este sistema.

102. c) Acoplamento Transdutor-Tubo
É essencial que os transdutores sejam corretamente acoplados ao tubo. Eles devem assentar-se sobre o
metal nu, de modo que é necessário que se removam quaisquer revestimentos, ou camadas, do exterior do tubo, no
local de montagem. Qualquer substância que interfira com o contato direto (por exemplo, gelo em aplicações
criogênicas) reduzirá a eficiência do transdutor. Portanto, deve-se tomar as medidas necessárias para evitar este tipo
de ocorrência.
2.3. Condições de Fluxo
Muito raramente as condições de fluxo real são uniformes e previsíveis. Por conseguinte, o sistema
operacional 990 propicia considerável grau de controle sobre a estabilidade/agilidade na saída da taxa de fluxo. Ele
é significativamente mais ágil no rastreio de transientes de Vs induzidas por ondas de pressão e se recuperará de um
destrastreio de forma mais rápida e suave, que qualquer outro medidor de fluxo ultra-sônico.
a) Flutuação do Fluxo
A habilidade do medidor ultra-sônico em responder às flutuações de fluxo extremamente rápidas que
caracterizam o fluxo “real” podem ser surpreendentes. Os medidores convencionais, especialmente os do tipo
mecânico com a inevitável inércia que os caracteriza, não podem detectar flutuações rápidas. A velocidade de
resposta do Sistema 990 é ideal para rastrear os rápidos transientes de fluxo. Porém, se este desempenho for
desnecessário, você poderá usar os controles de salto vertical e amortecimento para regular a resposta de saída do
sistema.
O controle de amortecimento monitora o número de amostras analisadas em conjunto para produzir a
saída da taxa principal do instrumento. Ele varia entre 0,2 a 60 segundos. Não confundi-lo com a velocidade de
atualização da saída analógica. Esta ocorre a cada 0,l segundos, independente do fator de amortecimento que for
selecionado.
O controle da taxa de salto vertical propicia maior estabilidade sob taxas de fluxo estáveis, sem sacrificar
a pronta resposta do sistema a rápidas mudanças de fluxo. O controle de Salto Vertical determina a velocidade, com
a qual o sistema responde a uma real mudança no fluxo. A variável pode ser estabelecida em qualquer valor de 0-40
pés/seg2 .Observe que se você entrar com zero, o controle de salto vertical será desabilitado. Neste caso, o sistema
usa apenas fatores de amortecimento.
Ao se habilitar o comando de salto vertical, o Sistema 990 rastreará e ajustará dinamicamente a dispersão
instantânea de dados, comparando-a com a taxa instantânea de fluxo. O computador habilita o controle de salto
vertical, sempre que a taxa de fluxo excede aos limites da banda de dispersão de dados. Isto faz com que a saída
média de fluxo mude a um determinado máximo da taxa de salto vertical até se igualar à taxa instantânea medida
(ou quando o sinal da diferença entre a taxa de fluxo média e instantânea é revertido). Neste ponto, o computador de
fluxo aplica o fator de amortecimento selecionado em resposta a uma taxa de fluxo estável. Os fluxos reais podem
produzir condições que fazem o instrumento mudar rapidamente de um estado de salto vertical para o de
amortecimento. Seria bom que se fizesse uma experiência com os fatores de amortecimento e salto vertical para
saber quais regulagens otimizam os dados coletados. Tome nota: se você não precisar de um resposta rápida do
sistema, você sempre poderá desligar o comando de salto vertical, simplesmente entrando com zero (0) para a
regulagem da taxa correspondente.
b) Baixas Vazões
A faixa de medição e resolução de fluxo do Sistema 990 ultrapassa à de qualquer outro tipo de medidor.
Assim, ele opera magnificamente bem, tanto para aplicações de baixas, como de elevadas taxas de fluxo. Contudo, o
uso de resolução mais alta na medição de baixa taxa de fluxo pode fazer com que a natural dispersão de dados se
transforme num elevado percentual da leitura. Deverá ser levado em conta que esta aparente dispersão de dados é
uma variação da velocidade do fluxo extremamente baixa. Uma vez que se trata de dispersão de dados, ela não
contribuirá para nenhum erro de leitura do totalizador acumulada durante, pelo menos, vários minutos. Mas, se a
taxa de fluxo do líquido for extremamente baixa (por exemplo, abaixo de 0,25 pés/seg), o desvio de zero minuto
retido pelo sistema poderá provocar um visível declínio na performance. Se a sua aplicação envolver velocidades de
fluxo extremamente baixas, seria interessante considerar o uso do nosso sistema de transdutor de baixo fluxo, ou
então, a colocação de uma seção de tubo de diâmetro menor junto ao ponto de montagem do transdutor para
aumentar a velocidade. Se o diâmetro de sua linha for de três polegadas (ou menos), então nosso sistema de Tubo de
Fluxo 990DFT irá proporcionar o melhor serviço para a sua aplicação de baixo fluxo.

104. 2.4 Preparação ou Instalação Imprópria da Área
O procedimento de instalação do Sistema 990 torna a Preparação na Área rápida e simples. Contudo, o
sistema não pode proteger a si mesmo contra erros críticos de entrada de dados. Uma vez que a maioria dos menus
ativa funções opcionais, pouquíssímãs categorias de dados podem afetar o desempenho do Sistema 990. Os
parágrafos que se seguem relacionam as principais exceções.
a) Especificação Errônea de Tubo
A maioria dos parâmetros de aplicação importantes são o material do tubo e as dimensões deste. Um erro
nesta informação poderia reduzir o desempenho do sistema. Um erro comum é a não correspondência dos reais
parâmetros do tubo com as especificações dos desenhos da área. Portanto, se você suspeitar de uma discrepância na
taxa de fluxo, deverá primeiro confirmar as entradas referentes ao diâmetro e espessura de parede do tubo (por
exemplo, usando um calibre de espessura). Conforme observado antes, a saída imprecisa da Vs Medida geralmente
indica dados errôneos de tubo.
b) Especificação Errônea do Líquido
Para a medição de fluxo volumétrico/de massa padrão, o Sistema 990 não pode acusar erro devido a uma
entrada incorreta do tipo de líquido, uma vez que ele detecta as propriedades do mesmo de maneira independente.
Ele só usa a entrada de dados do líquido para predizer a localização inicial do transdutor. Se você der entrada num
tipo de líquido incorreto, o computador poderá solicitar que o Transdutor do Índice Numérico seja movido de sua
localização inicial durante o procedimento de montagem do mesmo.
Se for dada entrada numa Vs Conhecida errônea (velocidade de propagação sônica do líquido) durante a
instalação do transdutor, ou se a Vs for ajustada a partir da Lista de Diagnósticos, poderá acontecer um ligeiro erro
na taxa de fluxo. Portanto, somente altere o valor Vs, quando tiver certeza de que isso irá melhorar a precisão do
sistema.
A viscosidade do líquido é outro fator importante. Ele rege o grau de compensação do Número de
Reynolds aplicado à saída de fluxo. Portanto, se você der entrada num valor de viscosidade impreciso, isto poderá
resultar em erros quanto aos dados do fluxo.
c) Montagem Imprópria do Transdutor
A montagem dos transdutores no tubo não é difícil. Contudo, ela exige absoluta observância das
instruções de montagem. Os pontos chave são:
Procure SEMPRE montar os transdutores numa seção do tubo que apresente uma linha reta de, pelo
menos, dez diâmetros a montante e cinco diâmetros a jusante da localização selecionada.
Use SEMPRE o tamanho de transdutor, ao qual você deu entrada durante a instalação deste.
Use SEMPRE os índices de espacejamento Alfabético e Numérico confirmados.
Verifique SEMPRE os transdutores e os cabos, quanto à correta direção a montante/jusante.
Use SEMPRE composto de acoplamento recomendado pela Controlotron para o tipo de serviço e
ambiente encontrados (veja Tabela 5-4 do manual de operação).
LEMBRE-SE de que uma mudança extrema nas condições de aplicação poderá disparar um Alerta de
Espacejamento. Isto exigirá que você mude o transdutor para um novo Índice Numérico, a fim de assegurar a
precisão do sistema.
Verifique o Desenho de Instalação, para conferir as posições relativas dos Esbarros de Pinos e conectores.
NOTA: Os Transdutores de Fluxo 991 são vendidos em pares casados. Quando instalar os transdutores,
certifique-se de que seus números de série combinam.
2.5 Perda de Ajuste do Zero
É necessário fazer-se o ajuste de fluxo zero, quando o sistema estiver sendo instalado. O programa
operacional apresenta dois procedimentos para se executar isto. Se as condições de aplicação permitirem que o fluxo
seja interrompido, então você deverá usar o método do Zero Real. Se isto não for possível, você poderá usar a opção
ReversaMatic, para estabelecer um ajuste do zero padrão - mesmo se uma condição de falha (tubo vazio, perda de
força, etc.) desabilitar temporariamente o medidor de fluxo.

105. Após recuperação de uma falha, o medidor comanda o Processamento Inicial em Andamento para
restaurar todos os parâmetros operacionais estabelecidos durante a instalação. Contudo, se o medidor chamar o
Processamento Inicial em Andamento durante condições de líquido muito aeradas, é possível, embora remotamente,
que o sinal de recepção possa ser mal registrado. Um mau registro de sinal geralmente exibe deslocamento do zero
numa quantidade igual a um múltiplo integral de Vfmax (veja parágrafo 5.4.4 do manual de operação). Isto se
tornará evidente, mesmo que o fluxo não seja zero na ocasião. Recomendamos que o registro de sinal seja
verificado, se o alarme de Processamento [K] aparecer nas telas de Gráficos com LCD, ou o símbolo MAKEUP
ficar iluminado nas telas Digitais LCD.
Se um aparente deslocamento for observado na leitura do fluxo, você deverá usar o procedimento de Re-registro
abaixo descrito para corrigi-lo. O Re-registro permite que se aumente ou se diminua a saída da taxa de fluxo
por meio de saltos de Vfmax.
Pode-se chamar o comando de Re-registro, a partir da Lista de Diagnósticos, sem que um Alarme de
Processamento Inicial esteja ativado. Contudo, se a função Segurança estiver ativada, o computador de fluxo irá
ignorar aquele comando. Será necessário usar o código de acesso para remover primeiro a Segurança.
3. Deficiência Geral de Desempenho
Baseamos as especificações de desempenho do nosso sistema na condutividade sônica do líquido e na
parede do tubo, bem como em outras condições de aplicação pertinentes. Obviamente, a diversidade que caracteriza
o campo de fluxo dos líquidos, torna impossível quantificar todas as condições de aplicação possíveis.
Contudo, uma operação adequada depende principalmente da relação sinal-ruído do sinal de recepção em
comparação com a amplitude do sinal e as variações do tempo de propagação. As informações que apresentamos
nos parágrafos seguintes ajudá-lo-ão a identificar, definir e, freqüentemente, remediar as condições de aplicação que
podem fazer o desempenho do sistema descer abaixo do nível elevado que geralmente é obtido.
a) Precisão
Geralmente, a precisão intrínseca do sistema 990 será melhor que 3% da taxa de fluxo (para taxas acímã
de 1 pé/seg.) e melhor que 0,03 pés/seg. (para taxas variando de 0 a 1 pé/seg.). Com a vantagem de calibração do
fluxo, a precisão do Sistema ultrapassará a 1% e, com freqüência, alcançará 0,25%. Esteja atento para o fato de que,
sob taxas de fluxo extremamente baixas, QUALQUER erro se aproxímã a um percentual infinito do fluxo
verdadeiro!
A precisão poderá deteriorar, se o ruído da parede do tubo misturar-se com o sinal de rota do líquido.
Comumente, isto não é detectável, até que a relação diâmetro do tubo-espessura de parede (DE/P) baixe aquém de
15:1. O ruído do tubo não afetará a precisão efetiva, até que DE/P desça para menos de 10:1. Isto se aplica, quando
o líquido é um pobre condutor sônico, ou se a aeração produzir dispersão do feixe sônico. Nestas condições, pode-se
melhorar a precisão, usando-se o transdutor primário recomendado, ou a menor das dimensões opcionais (se a CDU
tiver mais de uma dimensão recomendada). Em tubos menores, (com diâmetro externo inferior a 3 polegadas),
experimente o Índice de Espacejamento Alfabético “A” para montagem Direta do transdutor. Tente o índice de
Espacejamento Alfabético “D” para montagem Refletida do transdutor. Pode-se, também, “absorver” o ruído da
parede do tubo, usando-se composto, ou fita sonicamente absorvível, no exterior do mesmo (veja parágrafo 7.3.2.2
do manual de operação).
Se for feita uma entrada incorreta do valor da viscosidade do líquido durante a Preparação de Área, isto
poderá conduzir a uma distorção da curva de compensação do perfil do líquido do sistema. De igual forma,
entrando-se com dimensões incorretas do tubo, a precisão ficará passível de redução. Pode-se corrigir estes erros,
simplesmente voltando-se para as células de menu apropriadas, e entrando-se com os valores corretos.
b) Estabilidade de Dados
Há dois fatores principais que influenciam a estabilidade de dados do sistema:
. Dispersão de Dados
. Desvios
b.1) Dispersão de Dados
A dispersão de dados é definida como uma variação relativamente rápida nas leituras do fluxo (num
intervalo de cerca de 0.1 a 5 segundos). A dispersão de dados mínima (aproxímãdamente 0,01 0,03 pés/seg.) é um
subproduto natural da computação digital que extrai diferença extremamente pequena no tempo de propagação

106. sônica Up vs. Down. Contudo, uma dispersão mínima de dados não influenciará o fluxo total integrado por períodos
de duração tão curta, quanto diversos minutos. Naturalmente, ela será de um percentual maior da leitura, quando o
medidor de fluxo medir taxas extremamente baixas.
Uma baixa condutividade sônica do líquido, ou do tubo, resulta em baixo sinal sônico que irá aumentar a
dispersão de dados. De igual modo, a condutividade pode baixar, em virtude da ausência do composto de
acoplamento do transdutor. Você deverá verificar o item nível de sinal (Valc) no Menu de Diagnóstico.
Normalmente, um baixo valor Valc indica esta condição.
O Sistema 990 não apresenta inércia, uma vez que não possui partes móveis. De igual forma, ele faz as
leituras dez vezes por segundo. Portanto, pode detectar e rastrear flutuações de fluxo extremamente breves, as quais
estão além da capacidade de resposta dos medidores mecânicos convencionais. Este nível de desempenho será útil,
se você precisar detectar transientes de fluxo muito rápidos e de curta duração, ou se você vier a usar o sistema para
uma aplicação de laço de servo-controle de resposta rápida. Contudo, você poderá usar os controles de
amortecimento e salto vertical (veja parágrafo 5.4.2 do manual de operação) para suavizar a resposta de saída, se
desejar que o sistema ignore rápidas flutuações de fluxo.
b.2) Desvio
O desvio é semelhante à dispersão de dados, porque varia em torno de um valor fixo. Contudo, o desvio
ocorre a uma taxa bem mais lenta (por exemplo, de um minuto a várias horas). O desvio excessivo por várias horas
pode causar erros de totalização. Contudo, o esmerado design do Sistema 990 minimiza o desvio. A Controlotron
empregou circuitos de modo comum em basicamente todas as áreas e evitou o uso de dispositivos analógicos
passíveis de desvio ou de “laço de fase travada” em praticamente todos os circuitos primários de detecção de fluxo.
De igual forma, fabricamos nossos transdutores patenteados, usando liga de metal especial que é aproxímãdamente
treze vezes mais estável que o plástico convencional.
Se a baixa condutividade sônica do líquido reduzir a intensidade do sinal, poderá haver a indução de
algum desvio devido à contaminação pelos sinais de condução das paredes do tubo. Isto acontece especialmente
com tubos de pequeno diâmetro, com uma equivalente pequena relação de diâmetro-espessura de parede. Você
poderá reduzir este tipo de desvio de maneira considerável, usando o índice de espacejamento “Alfabético A” para
transdutores de Montagem Direta, ou índice de espacejamento “Alfabético D” para transdutores de Montagem
Refletida. De igual modo, use a menor das escolhas de dimensões recomendadas para transdutores. A adição de
composto especial, sonicamente absorvível na parede do tubo, também pode reduzir esse desvio (veja parágrafo
7.3.2.2 e Desenho de Instalação do manual de operação).
b.3) Repetição
Algumas aplicações poderão estipular a repetição como um requisito prioritário em comparação com a
precisão absoluta. O sistema não possui histerése, ou mecanismos de desgaste, para afetar adversamente sua
característica de repetição. O Sistema 990 oferece excelente freqüência de repetição em tubos de boa condutividade
sônica e relação diâmetro-parede (maior que 10:1), quando se usa o composto de acoplamento de transdutor
apropriado.

107. ANEXO II
VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS MEDIDORES
UTILIZADOS PARA MEDIR ÓLEO E ÁGUA NA E & P
BACIA DE CAMPOS
DESLOCAMENTO POSITIVO
VANTAGENS DESVANTAGENS
- MEDE DIRETAMENTE A VAZÃO
VOLUMÉTRICA;
- PRECISÃO DE ± 0,5 A ± 1 % DO
VALOR MEDIDO;
- REPETIBILIDADE DE ± 0,05 %;
- ALTA RANGEABILIDADE ( 15 : 1 );
- O PERFIL DE VELOCIDADE NO
FLUIDO NÃO AFETA O
DESEMPENHO DE MODO QUE O
MEDIDOR PODE SER COLOCADO
PRATICAMENTE EM QUALQUER
PARTE DA TUBULAÇÃO;
- TRABALHA MUITO BEM COM
FLUIDOS VISCOSOS.
- MEDE VOLUME NAS UNIDADES
REAIS, REFERIDAS ÀS CONDIÇÕES
DE PROCESSO. DEVEM SER FEITAS
CORREÇÕES CONTINUAMENTE DE
TEMPERATURA E PRESSÃO;
- DEVE SER PERIODICAMENTE
CALIBRADO NAS MESMAS
CONDIÇÕES DE PROCESSO QUE
TRABALHA USUALMENTE;
- DEVE TRABALHAR COM FLUIDO
LIMPO, NÃO DEVE CONTER
PARTÍCULAS ABRASIVAS ( AS
PARTÍCULAS ABRASIVAS
DEGRADAM A PRECISÃO DO
MEDIDOR E ENCARECEM A
MANUTENÇÃO );
- CUSTO MÉDIO DA MANUTENÇÃO
CORRETIVA (SMITH): US$ 15000,00;
- CUSTO ALTO DE AQUISIÇÃO;
- CONTÉM PARTES MÓVEIS ( MAIOR
PROBABILIDADE DE DEFEITOS ).

108. TURBINA
VANTAGENS DESVANTAGENS
- ALTA PRECISÃO;
- LINEARIDADE DE ± 0,25 % DO VALOR
MEDIDO;
- REPETIBILIDADE DE ± 0,02 % DO
PONTO;
- ALTA RANGE 10:1 A 100:1 ( PROJETOS
ESPECIAIS );
- USADO COMO PADRÃO SECUNDÁRIO
PARA CALIBRAÇÃO/ AFERIÇÃO DE
OUTROS MEDIDORES.
- DEVE TRABALHAR COM FLUIDOS
LIMPOS E POUCO VISCOSOS;
- DEVE SER PERIODICAMENTE
CALIBRADO NAS MESMAS
CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO E COM
O MESMO FLUIDO;
- EXIGE TRECHO RETO A MONTANTE
E A JUSANTE;
- DEVE TRABALHAR COM FLUXO EM
REGIME TURBULENTO;
- ACIMA DE 1 CST DE VISCOSIDADE
A LINEARIDADE DA TURBINA
DEGRADA PROGRESSIVAMENTE.
PARA VISCOSIDADE ACIMA DE 100
Cst A TURBINA NÃO APRESENTA
MAIS REGIÃO LINEAR;
- DEVE TRABALHAR COM FLUIDO
LIMPO, NÃO DEVE CONTER
PARTÍCULAS ABRASIVAS ( AS
PARTÍCULAS ABRASIVAS
DEGRADAM A PRECISÃO DO
MEDIDOR E ENCARECEM A
MANUTENÇÃO );
- CONTÉM PARTES MÓVEIS ( MAIOR
PROBABILIDADE DE DEFEITOS ).

109. PLACA DE ORIFÍCIO
VANTAGENS DESVANTAGENS
- BAIXO CUSTO;
- POUCA MANUTENÇÃO;
- FÁCIL DE CONFECCIONAR;
- BOA REPETIBILIDADE.
- BAIXA RANGEABILIDADE ( 3:1 );
- EXIGE TRECHO RETO A MONTANTE
E A JUSANTE;
- ERRO DE ± 3 A ± 5 % DO FUNDO DE
ESCALA;
- DEVE TRABALHAR COM FLUIDOS
LIMPOS.

110. ULTRA - SÔNICO
VANTAGENS DESVANTAGENS
- ALTÍSSIMO RANGE DE OPERAÇÃO
( 1000 : 1 );
- BAIXO CUSTO;
- FÁCIL DE INSTALAR;
- COMPLETAMENTE EXTRUSIVO A
LINHA;
- NÃO NECESSITA DE OBRA PARA SER
INSTALADO;
- PODE SER INSTALADO EM LINHAS DE
0,5 A 360”;
- PERDA DE CARGA ZERO;
- DEMANDA NO MÍNIMO 10D A
MONTANTE E 5D A JUSANTE;
- ACEITA PAREDES DE TUBO
REVESTIDAS DESDE QUE SE CONHEÇA
O MATERIAL DO REVESTIMENTO, SEJA
BOM CONDUTOR SONORO E SE TENHA
A ESPESSURA DO MESMO.
- ERRO VARIA DE ± 1 A ± 3 % DO
VALOR MEDIDO, LOGO NÃO SERVE
PARA SER INSTALADO NO
SEPARADOR DE TESTE;
- LÍQUIDOS QUE CONDUZEM
MATÉRIA NA FORMA DE
PEQUENAS PARTÍCULAS DIFUSAS
DE NATUREZA SÓLIDA (20%), NÃO
HOMOGÊNEA OU GASOSA(30%),
PODEM DISPERSAR O FEIXE
ULTRA-SÔNICO;
- DEMANDA NO MÍNIMO 10D A
MONTANTE E 5D A JUSANTE;
- EXIGE RELAÇÃO ENTRE O
DIÂMETRO EXTERNO DA PAREDE
E A ESPESSURA DA MESMA NA
RAZÃO DE 10:1;
- INCRUSTAÇÕES PODEM
INVIABILIZAR A MEDIÇÃO;
- APRESENTAM PROBLEMAS COM
FLUIDOS ALTAMENTE VISCOSOS
(ATENUAÇÃO SÔNICA);
- A TUBULAÇÃO TEM QUE ESTÁ
COMPLETAMENTE PREENCHIDA
PELO FLUIDO;
- OS TRANSDUTORES NÃO PODEM
SER MONTADOS SOBRE UMA
COSTURA DE TUBO OU ÁREA
INTERROMPIDA;
- NÃO ACEITA CAMADAS DE
REVESTIMENTO QUE POSSUAM
BOLSAS DE AR.

111. MÁSSICO
VANTAGENS DESVANTAGENS
- ALTA RANGEABILIDADE ( MAIOR QUE
25 : 1 );
- MUITO PRECISO ( ± 0,2 % a ± 0,5 % DO
VALOR MEDIDO );
- NÃO POSSUI PARTES MÓVEIS;
- CUSTO DE MANUTENÇÃO PEQUENO;
- MEDE MASSA, QUE COMO PADRÃO
FUNDAMENTAL, NÃO DERIVA SUAS
UNIDADES DE MEDIDA DE QUALQUER
OUTRA FONTE. AS VARIAÇÕES DE
TEMPERATURA, PRESSÃO,
VISCOSIDADE, DENSIDADE,
CONDUTIVIDADE ELÉTRICA OU
TÉRMICA E O PERFIL DA VELOCIDADE
NÃO AFETAM A MASSA.
- NÃO SERVE PARA EXPORTAÇÃO (A
PERDA DE CARGA NO MESMO FICA
GRANDE);
- NECESSITA DE PEQUENO TRECHO
RETO A MONTANTE E A JUSANTE.

112. MAGNÉTICO
VANTAGENS DESVANTAGENS
- NÃO TEM PARTE MÓVEL;
- PRECISÃO DE ± 0,5 A ± 2 % DO VALOR
MEDIDO;
- CUSTO DE ENERGIA E MANUTENÇÃO
BAIXO;
- PERDA DE CARGA QUASE NULA;
- MEDE FLUIDOS DIFÍCEIS E CRÍTICOS,
CORROSIVOS, VISCOSOS, SUJOS,
ABRASIVOS E COM SÓLIDOS EM
SUSPENSÃO;
- NÃO HÁ NÚMERO DE REYNOLDS
MÍNIMO E NEM LIMITES DE
VISCOSIDADES;
- APRESENTA ALTA SENSIBILIDADE,
PRECISÃO E ESTABILIDADE;
- A CALIBRAÇÃO DO SISTEMA NÃO É
AFETADA PELA VARIAÇÃO DA
CONDUTIVIDADE, DENSIDADE,
TURBULÊNCIA E VISCOSIDADE DO
FLUIDO;
- BOM RANGE ( 10 : 1 ).
- CUSTO PODE SER ALTO ( FUNÇÃO
DO TAMANHO E CONSTRUÇÃO );
- NECESSITA DE PEQUENOS
TRECHOS RETOS ( 5 D A
MONTANTE E 3 D A JUSANTE );
- NÃO MEDE PETRÓLEO DEVIDO A
BAIXA CONDUTIVIDADE
ELÉTRICA DO MESMO (< 7μS/cm);
- DEVE SER AFERIDO
PERIODICAMENTE;
- O FLUIDO DEVE SER CONDUTOR
ELÉTRICO E NÃO MAGNÉTICO.

113. MEDIDORES USADOS NA MEDIÇÃO DE ÓLEO E
ÁGUA NA E & P BACIA DE CAMPOS
ELEMENTO DE
MEDIÇÃO
SERVIÇO RECOMENDADO RANGE PRECISÃO
NORMAL
MÍNIMO TRECHO
RETO
RECOMENDADO
PREÇO DO
MEDIDOR DE 3”
[ US$ ]
PLACA DE
ORIFÍCIO
FLUIDOS LIMPOS 3 : 1 ± 5 % DO FE 20D MONT.
5D JUSANTE
8.000,00
DESLOCAMENTO
POSITIVO
LÍQUIDOS LIMPOS E VISCOSOS 15 : 1 ± 0,5 % DO VM NENHUM 15.000,00
TURBINA FLUIDOS LIMPOS E POUCO
VISCOSOS
10 : 1 ± 0,5 % DO VM
PARA
LÍQUIDOS
10D a 20D MONT.
5D JUSANTE 10.000,00
MÁSSICO
( CORIOLIS )
FLUIDOS LIMPOS, VISCOSOS E
NÃO- NEWTONIANOS
25 : 1 ± 0,2 A ± 0,4 %
DO VM
NENHUM
(MICROMOTION)
17.000,00
ULTRA-SÔNICO LIQUÍDOS LIMPOS, COM BAIXA %
DE SÓLIDOS EM SUSPENSÃO (< 20
%) E COM POUCO GÁS ( < 30 % )
1000 : 1 ± 1,5 A ± 3 %
DO VM
10 D MONTANTE
5D JUSANTE
13.500,00
MAGNÉTICO FLUIDOS DIFÍCEIS E
CRÍTICOS,CORROSIVOS,VISCOSOS,
SUJOS,ABRASIVOS E COM SÓLIDOS
EM SUSPENSÃO. EXIGE UMA
CONDUTIVIDADE DE NO MÍNIMO 7
μS/cm.
10 : 1 ± 0,5 A ± 2 %
DO VM
5D MONT.
3D JUSANTE
4.000,00
OBS.1 : VM = VALOR MEDIDO
FE = FUNDO DE ESCALA
OBS. 2 : fluido não newtoniano é aquele cuja viscosidade não é constante com relação a taxa de cisalhamento e
com o tempo.

114. ANEXO III
PROCEDIMENTOS E CUIDADOS
QUE DEVEM SER TOMADOS COM
MEDIDORES DE DESLOCAMENTO
POSITIVO

115. Os medidores de deslocamento positivo tem apresentado uma série de problemas.
Entretanto, muitos desses problemas são causados por falhas de operação.
Procedimentos que podem causar danos nos medidores :
- abertura rápida das válvulas a montante e juntante do medidor na partida e parada;
- não utilização do "by-pass" na partida e parada;
- falta de limpeza e operação;
- permitir a passagem de gás e líquido alternadamente pelo medidor;
- falta de lubrificação das engrenagens e totalizador;
- ajuste inadequado do controlador de nível do separador, gerando sobrevelocidade no medidor;
- operação no limite ou acima da vazão máxima de projeto do medidor.
PROCEDIMENTO OPERACIONAL
Cada plataforma deve estabelecer os seus procedimentos operacionais, baseado na suas
instalações, tomando por base as seguintes recomendações :
- na partida, após o vaso separador estar em condições normais de pressão e nível, iniciar a
abertura da válvula a montante lenta e gradativamente, evitando que o diferencial de pressão
origine impactos no mecanismo interno. Logo após iniciar a abertura, também lentamente, da
válvula a jusante. Esse procedimento facilita a expulsão do ar ou gás que porventura esteja
alojado na parte superior do mecanismo interno, fazendo com que o eixo de transmissão para o
totalizador comece a girar suavemente até atingir a velocidade normal. A válvula a jusante deve
ser mantida estrangulada até que todo o ar ou gás seja extraído do medidor;
- na parada, após o vaso separador estar fora de operação, fechar a válvula a jusante e depois a
montante, garantindo que o medidor esteja na mesma pressão do separador;
- nas instalações que possuem "by-pass", após a estabilização do fluxo através do mesmo,
proceder conforme citado acima. O "by-pass" é importante na partida do sistema, na parada, na
limpeza de filtros e para manutenção do medidor;
- periodicamente drenar o medidor através de uma tomada na parte inferior para a retirada de
sedimentos e água que se alojam abaixo do rotor;
- periodicamente verificar e limpar o filtro instalado a montante do medidor. Nunca operar sem
filtros;
- periodicamente verificar e colocar glicerina líquida no compartimento do calibrador de folgas.
A falta de glicerina provoca ressecamento do calibrador, o qual poderá sofrer danos;
- periodicamente verificar o nível real do vaso pois, as impurezas ou o excesso de gás no óleo
pode indicar um nível falso ou visor, podendo acarretar a passagem de gás pelo medidor,
trazendo como consequência uma sobrevelocidade do mecanismo interno e corrosão das
palhetas. A solução é fechar momentaneamente a válvula de saída de óleo, confirmar o nível
real do vaso e alterar o "set-point" do controlador, fazendo com que o nível passe a operar num
ponto mais alto. Outra solução é aumentar a injeção de anti-espumante;

116. - verificar e aplicar graxa, periodicamente, no compartimento das engrenagens de transmissão
que liga o interior do medidor com o totalizador;
- se os digitos começarem a prender ou apresentarem folgas, retirar o totalizador imediatamente,
encaminhando-o para manutenção;
- nunca zerar o totalizador com o medidor em operação porque, nesse caso, o movimento é
contrário ao gerado pelo fluxo;
- sempre que aparecer petróleo no compartimento das engrenagens o eixo de transmissão deve
ser verificado e possivelmente substituído;
- procurar ajustar corretamente o ganho do controlador de nível do separador pois, quando o
mesmo está com pouco ganho, isto é pouco sensível as vazões instantâneas de entrada de óleo
no vaso, há uma demora na resposta final enviada pelo controlador, fazendo com que o nível
suba e o excesso de líquido seja descarregado, gerando uma sobrevelocidade no medidor;
- quando existem vasos com altas vazões, procurar não colocar juntos, poços com altas vazões
interminentes, evitando a sobrevelocidade do medidor. Na impossibilidade verificar o valor
desse volume máximo instantâneo comparar com a capacidade máxima do medidor e se for o
caso, substituí-lo por outro de maior capacidade;
- retirar o mecanismo interno do medidor quando a tubulação for testada hidrostaticamente;
- quando estiver fora de operação por muito tempo, usar óleo lubrificante em abundância;
- ocorrendo a limpeza frequente dos filtros, pode ser sinal de que não existe mais espaço no vaso
para a deposição de areia entre e saída de óleo, sendo necessária a limpeza do separador,
evitando inclusive danos em outros equipamentos;
- quando há desgaste na válvula de controle de nível e se retira o vaso de operação, a pressão
sobre o líquido ou a pressão hidrostática faz com que o nível abaixe. Ao se recolocar o vaso em
operação sem verificar previamente o nível e estando as válvulas de saída abertas ocorre um
fluxo instantâneo pelo medidor, podendo danificá-lo. Nesse caso deve ser fechada uma válvula
de bloqueio manual, até que o nível esteja normal, providenciando a seguir o reparo da válvula
controladora;
- certifique-se que a vazão e pressão esperada esteja dentro do range dos medidores (a média da
vazão horária deve estar, no máximo, em 80% da vazão máxima do medidor);
- a limpeza de filtro e imprescindível. Estabeleça periodicamente de limpeza, que dependerá das
características inerentes do líquido medido e do sistema;
- by passe ( isole ) o medidor, quando:
a) houver shut down;

117. b) abertura de poço ou qualquer outra ocorrência que provoque instabilidade significativa no
processo;
c) quando houver suspeita de passagem de gás;
d) para limpeza do filtro;
e) quando a tubulação for limpa com fluxo de qualquer líquido;
f) quando a vazão estiver fora do range do medidor;
- quando existir mais de um medidor em paralelo, tenha cuidado quando parar um dos medidores
para não sobrecarregar os demais. Se acontecer, by passe todo o trem de medição;
- purgue o medidor quando houver passagem ou suspeita de passagem de gás;
- nunca permita que um medidor fique em stand by com água em seu interior. Drene, após a
parada do mesmo;
- abra o medidor para verificação das partes móveis após a passagem de 100.000 m3 de óleo;
- fazer, quando possível, rodizio dos medidores.
ANÁLISE DAS INSTALAÇÕES
- verificar a adequação do atual sistema de filtragem e estudar alternativas que visem minimizar a
passagem de areia pelos medidores, como por exemplo: usar dois filtros (primário e
secundário), utilizar medidor de pressão diferencial, utilizar outro sistema de filtração etc;
- instalar "by-pass" nos medidores e filtros que ainda não o possuem;
- analisar a viabilidade de instalar um sistema de purga de ar ou gás. A SULCARNOVA fabrica
esse sistema, com instalação no filtro.

118. ANEXO IV
HISTÓRICO DA
MEDIÇÃO NA
E & P BACIA
DE CAMPOS
GEINP/GEIN-N
REINALDO SERFATY
MAT. 033202.0
27/05/95
REV. 02

119. HISTÓRICO DA MEDIÇÃO NA E & P BACIA DE CAMPOS
1-INTRODUÇÃO
A medição de vazão de líquidos passou a ter uma importância muito grande na E & P
Bacia de Campos a partir de 1989 ( GT - OS 163 / 89 ), quando foi constatado que :
- estava sendo gasto US$ 1.330.000,00 / ano em manutenção dos medidores instalados nas
plataformas marítimas ( medidores de deslocamento positivo );
- o fornecedor deste tipo de medidor tinha exclusividade de mercado ( SULCARNOVA ).
2- ORIENTAÇÕES
Baseado neste GT, foram dadas as seguintes orientações pela gerência :
- desenvolver novos produtos e fornecedores, utilizando princípios de funcionamento diferentes
de deslocamento positivo;
- diminuir os custos de manutenção e aquisição dos medidores;
- melhorar a qualidade dos medidores já utilizados.
3- ATIVIDADE DE MEDIÇÃO NA DIROL
3.1- FASE 1 ( 1991 até setembro de 1992 )
Em 1991, foi criada a atividade de medição na DIROL, sob a coordenação dos
engenheiros Helieno e Alvarez .
Durante esta fase foram desenvolvidos os seguintes trabalhos:
- estudos genéricos de diversos tipos de medidores de vazão;
- levantamento de todos os medidores instalados nas plataformas nas linhas de óleo e de água;
- feitos contatos com diversos fabricantes de medidores;
- especificado o medidor mássico para a P-20;
- especificadas oito placas de orifício para medir as exportações das plataformas;
- elaborado um manual de operação de medidores de deslocamento positivo.
3.2- FASE 2 ( outubro de 1992 até fevereiro de 1995 )
Em outubro de 1992, o engenheiro Reinaldo Serfaty assumiu os estudos de medição.
Como não tinha a menor experiência em medição, foi providenciado para o mesmo um curso
genérico de medição no NTT ( Núcleo de Treinamento Tecnológico ) de 40 horas, curso este que
o autor não recomenda, pois ele concentra muito tempo ( três dias ) em projeto de placa de
orifício sem o uso de um “software”, o que acarreta enorme perda de tempo. Após o curso,
passou a ser o coordenador da medição de toda E & P Bacia de Campos tendo como parceiros a
DIOP e a DIMAN.
Durante o período em que esteve coordenando o assunto ( outubro de 1992 até fevereiro
de 1995 ) as seguintes coisas foram feitas:
- aquisição de 75 % do material teórico de medição existente hoje na GEINP;
- 5W1H do processo de medição;
- elaborado o fluxo de ação da medição;

120. - análise dos erros cometidos pelas placas de orifício;
- analisado a performance do medidor mássico de P-20;
- análise dos pontos onde deveriam ser instalados medidores mássicos;
- feito treinamento de cerca de 120 operadores de produção e atop’s em 4 cursos de medição
patrocinados pelo SETRE;
- participação no I SEMINÁRIO DA DIROL com o trabalho “Medição Dinâmica na RPSE”;
- emitido 7 relatórios de medição;
- 15 reuniões de medição entre DIOP’s, DIMAN e DIROL;
- 36 especificações técnicas de medidores de vazão ( 18 medidores mássicos, 1 provador
compacto, 1 turbina, 11 placas de orifício e 5 medidores ultra-sônicos );
- visita para coleta de dados sobre EMED’s ( estações de medição ) e provador compacto na
ASFOR;
- elaboração do relatório sobre o uso de provador compacto no Ponto A;
- feito palestra para a DIROL / SEPET para planejar a passagem de serviço para o mesma, uma
vez que a tecnologia dos medidores que estão sendo usados na E & P já estava consolidada
( mássico, ultra-sônico, turbina, deslocamento positivo, magnético e placa de orifício );
- emitido três relatórios sobre medidores ultra-sônicos;
- diretrizes sobre medição de exportação e teste de óleo;
- passado em detalhes todas as técnicas de seleção, dimensionamento e especificação técnica
dos medidores de tecnologias já consolidadas em 1994 ( deslocamento positivo, turbina,
mássicos, placa de orifício e ultra -sônico ) para 4 técnicos da DIROL.
3.2.1- SALDO DE CABIÚNAS
Em março de 1992, foi detectado que estava sendo informado uma produção maior do
que a produção recebida pelo terminal de Cabiúnas e que estava havendo uma deficiência na
otimização da produção. A causa era a baixa confiabilidade das medições da plataformas. As
principais consequências eram :
- incremento descontrolado no deficit;
- pagamento indevido de royalties;
- deficiência no acompanhamento;
- prejuízo na explotação dos reservatórios.
Foi iniciado estudos do uso de provadores compacto nas plataformas centrais e no Ponto
A e descoberto que:
- os medidores de exportação dificilmente podem ser calibrados “in loco” devido às altas vazões
( logo é necessário que se acredite que as calibrações feitas nas fábricas em condições de
operação diferentes daquelas das plataformas é a correta );
- as manutenções feitas nos mesmos são de natureza corretiva.
Portanto as medições feitas nos terminais de Cabiúnas e de São Sebastião foram
consideradas como corretas e oficiais. Com isto, os estudos do uso do provador compacto nas
plataformas centrais e/ou no Ponto A mostraram que o mesmo seria anti-econômico e os dados
que seriam gerados teriam baixo valor técnico.
3.3- FASE 3 ( a partir de fevereiro de 1995 )
Os técnicos Ricardo Pessanha e Geraldo lotados na DIROL / SEPET assumiram a
atividade de medição.

121. A medição multifásica, pelo fato de ser de tecnologia não consolidada, continuava sendo
acompanhada pelo engenheiro Reinaldo.
3.4- FASE 4 ( a partir de julho de 1995 )
Foi determinado pela gerência o retorno do engenheiro Reinaldo ( em processo de
transferência para o Rio de Janeiro ) à atividade de medição, a continuidade do ATPP Ricardo
Pessanha e a saída do ATPP Geraldo para o GEIN-SUL. O engenheiro Célio assumiu as novas
tecnologias de medição de gás e os ATOP´s da GECPRO Jorge Cláudio, Eurico, João Carlos e
Rui entre outras atividades atendem à medição de gás convencional.
Foram especificados para medição de óleo e água :
• medidores ultra-sônicos para PCH-1, PNA-2, PCE-1 (relocados um para SS-06 e um para
PPM-1), PPG-1, P-09, P-21;
• medidores mássicos para PCE-1, PPM-1, PCP-2, P-18 e P-22;
• uma placa de orifício para SS-06;
• um medidor de DP para P-12.
Participação do ATPP Ricardo Pessanha e engenheiro Reinaldo no curso de metrologia
em laboratório. Participação do ATPP Ricardo Pessanha no Curso de Medição do professor
Marco Antônio Ribeiro.
Negado pela gerência a participação dos técnicos Ricardo e Reinaldo no II Simpósio
Brasileiro de Medição de Vazão ( março de 1995 ) e Cálculo de Incerteza em Medição de Vazão
( a ser realizado em junho de 1996 ) ambos oferecidos pelo IPT ( Instituto de Pesquisas
Tecnológicas ).
4- DISTRIBUIÇÃO DE TAREFAS NA ATIVIDADE DE MEDIÇÃO
RESPONSABILIDADE
TAREFAS ATÉ FEV. DE
1994
DEPOIS DE
MAR. / 1994
DEPOIS DE
JULHO DE 1995
ESTUDAR, ANALISAR, ESPECIFICAR E EMITIR
PARECERES TÉCNICOS.
DIROL DIROL GEINP
PRESTAR ASSISTÊNCIA TÉCNICA A DIOP/ DIREN. DIROL - -
PRESTAR ASSESSORIA TÉCNICA A DIOP/ DIREN. - DIROL GEINP
ANALISAR O DESEMPENHO DOS MEDIDORES A
NÍVEL MACRO.
DIROL DIROL GEINP
FAZER VISITAS TÉCNICAS. DIROL DIROL GEINP/NUPRO´S
MINISTRAR CURSOS DE MEDIÇÃO. DIROL DIROL GEINP
ANÁLISE DE MEDIDORES ALTERNATIVOS AOS
DIROL DIROL GEINP
USUAIS.
ORIENTAÇÃO DO(S) TIPO(S) DE MEDIDOR(ES) A
SER(EM) INSTALADO(S).
DIROL DIROL GEINP
DECISÃO DO TIPO DE MEDIDOR A SER
INSTALADO.
DIROL DIOP’S NUPRO´S
FONTE DE DADOS. DIROL / DIOP’S DIROL /
DIOP’S
NUPRO´S
MANTER ATUALIZADO O CADASTRO DE
MEDIDORES.
DIROL DIOP’S GEINP
SER RESPONSÁVEL PELA OPERACIONALIDADE
DOS MEDIDORES.
DIROL DIOP’S NUPRO´S
ELABORAR SEP’S DIROL DIOP’S NUPRO´S
EMISSÃO DOS RELATÓRIOS DE MEDIÇÃO DIROL DIOP’S -

122. ARQUIVAMENTO DO REGISTRO DESCRITIVO DE
FALHA (RDF).
DIROL DIOP’S -
LIBERAÇÃO DE SOT’S DE MEDIDORES. DIROL DIOP’S NUPRO´S

123. 5- PLANO DE CAPACITAÇÃO DE TÉCNICOS EM METROLOGIA
1a Fase:
Curso Básico de Metrologia com Eng. Reinaldo Serfaty
Programa : histórico de medição da E & P Bacia de Campos, diretrizes de medição, noções de
desempenho e calibração de instrumentos, medição de vazão, sistema com pressão
diferencial, medidor de turbina, medidor de deslocamento positivo, medidor
mássico, medidor magnético, medidor ultra-sônico de tempo de trânsito,
especificação técnica dos medidores utilizados pela E & P B. C.
Carga horária : 40 horas.
2a Fase:
Capro 36 - Medição de Vazão
Programa : quantidade física, classificação das quantidades, faixa das variáveis, viscosidade,
densidade, pressão, temperatura, mecânica de fluidos, vantagens da instrumentação,
medição das variáveis, sistemas de instrumentação, computador digital de processo,
segurança na instrumentação, sensores, condicionadores do sinal, apresentação do
sinal, controle da vazão, válvulas de controle, chave de vazão, saída elétrica,
conceito de vazão, tipos de vazão, perfil da velocidade, distúrbios na medição,
medidores de vazão, seleção e aplicações dos medidores, desempenho do
instrumento, erros da medição, calibração dos instrumentos, padrões, sistema de
pressão diferencial, turbina, medidor magnético de vazão, medidor de deslocamento
positivo, rotâmetro de área variável, medidor de vazão vortex, medidor de vazão
coriolis, medidor de vazão ultra-sônico, medidor de vazão termal, medidor de vazão
tipo alvo e bomba dosadora de vazão.
Carga horária : 40 horas
FASE 3 :
CAQUI 04 - Metrologia Aplicada a Laboratório
Programa : acuidade, dispersão, desgaste, padrão, calibração, certificação, cadeia de padrões,
categorias de padrões, rastreabilidade, confiabilidade, validade da aferição, validade
de calibração, validade de certificação, normas e procedimentos metrológicos.
Carga horária : 32 horas.
Fase 4 :
Curso de Cálculo de Incerteza em Medição de Vazão organizado pelo IPT ( Instituto de
Pesquisas Tecnológicas) proferido pela Dra. Jane Sattary da ( NEL - National Engineering
Laboratory ).
Programa : padronização de métodos de avaliação de incerteza, conceitos fundamentais,
terminologia, cálculos básicos, incerteza na medição de uma única medição de
vazão, combinação de incertezas, exemplo de incerteza numa medição única de
vazão-placa de orifício, identificação de fontes de incerteza, utilização de gráficos,
ajuste de curvas e escolha do grau de ajustes, estimativa de incerteza em gráficos,
incerteza na calibração de medidores de vazão, exemplo de incertezas em calibração
de medidores, exemplo de calibração de medidores contra padrões primários e
secundários, exemplo de incerteza numa constante de calibração, “outliers tests”,
testes de intercomparação e avaliação de dados, qualidade assegurada, padrões
nacionais, padrões de transferência e rastreabilidade.
Carga horária : 24 horas.

124. 6- PLANOS FUTUROS
Existem uma série de trabalhos que em uma visão de médio e longo prazo devem ser
realizados pela atividade de metrologia a fim de tornar a nossa medição mais confiável. Dentre
eles podemos destacar :
a) Analisar de forma independente a malha de teste e exportação de cada plataforma através de
embarques, fotos, isométricos com cotas, tanque de aferição;
b) Padronizar os métodos de calibração dos medidores e teste dos poços;
c) Levantar de que forma é feita e quem faz o fechamento da exportação junto à Cabiúnas e São
Sebastião;
d) Saber quais são as formas de medição em tanque dos NT’s e adquirir material teórico;
e) Estabelecer junto aos fornecedores rotina de calibração dos medidores mássicos, deslocamento
positivo, turbina, magnético e ultra-sônico;
f) Analisar para cada plataforma a viabilidade de comparação entre os somatórios do teste e a
vazão de exportação;
g) Estudo da possibilidade de eliminação do tanque de aferição nos novos projetos;
h) Interligar medidores com o sistema ECO’s;
i) Viabilização de aferição de medidores de exportação de óleo com medidores “master”;
j) Levantamento de histórico de falhas dos novos medidores ( mássicos, ultra-sônicos,
engrenagens ovais );
De posse destes dados será elaborada a malha com circuito real de medição integrando a
medição de teste, separadores de produção e exportação das plataformas da E & P Bacia de
Campos e será promovido a aproximação entre a E & P Bacia de Campos e técnicos de fora do
ambiente PETROBRAS ( IPT, NIST, NEL ... ) para o estudo do plano calibração de medidores,
estabelecendo as incertezas de medição das plataformas individualmente e da malha de medição
como um todo. A participação de técnicos externos é fundamental uma vez que nós não temos
experiência e conhecimento para um estudo deste porte e com esse grau de
complexidade.
7- CONCLUSÕES, RECOMENDAÇÕES E COMENTÁRIOS
A medição de óleo e água na E & P Bacia de Campos está definida sobre o que se espera
da exportação e teste levando em conta apenas a precisão do medidor quando o mesmo é testado
nos laboratórios dos fornecedores, desconsiderando a sua perda de precisão ao longo do tempo
(decisão tomada pelo grupo de trabalho envolvendo técnicos do poço, exportação e de medição
que elaborou o trabalho “Diretrizes de Medição, 1994”. É bom lembrar que naquela ocasião a
superintendência de produção achou que caberia aos técnicos envolvidos tomar as decisões que a
meu ver seriam mais gerenciais do que técnicas).
É interesssante que quando se discuta medição nunca seja esquecido que :
• não existe medidor universal ( medidor que sirva para todos os casos );

125. • para selecionar um medidor é necessário que sempre se considere : o custo, dados de processo
confiáveis e o qual o desempenho esperado para os medidores;
• não faz sentido nenhum falar de precisão da medição de teste e da exportação de óleo, pois
os medidores da E & P não são calibrados nas mesmas condições de operação ( os medidores
são calibrados nos fabricantes com água ) e a manutenção dos medidores em geral são de
caráter corretivo. Sabe-se que na medição de teste são feitas calibrações em relação aos
tanques de aferição ( que a rigor não calibra nada, pois apenas fornece o fator de encolhimento
do óleo ), porém na exportação nem isto podemos fazer em virtude dos volumes envolvidos.
A realização do exposto no item “6-PLANOS FUTUROS”, depende fundamentalmente
na tomada clara e objetiva de decisões gerenciais, tais como :
• decidir se as informações prestadas por Cabiúnas será tomada como verdade sempre ou se
iremos perseguir uma melhoria no nosso sistema que permita uma melhor avaliação do Saldo
para Cabiúnas;
• dizer claramente se pretendemos ter uma medição qualitativa ( a que fazemos hoje em dia ) ou
quantitativa (medição comprovada através de provadores, medidores master, métodos
gravimétricos e volumétricos certificados por órgãos rastreados por padrões nacionais e
internacionais);
• dizer claramente o que se espera da medição de teste e exportação em termos de precisão e
exatidão;
• dizer quanto se pretende investir em treinamento interno e externo dos técnicos da E & P
Bacia de Campos;
• dizer quanto nos teremos para investir em obras visando a melhoria da medição.
Sabemos que as tomadas de decisões acima são complexas, envolvendo uma série de
variáveis tanto políticas como técnico-econômicas. Porém a ausência das mesmas retira todos os
horizontes de trabalho em metrologia, fazendo com que permaneçamos coletando apenas
números sem o menor sentido metrológico e a comprar medidores de vazão que depois que são
colocados em operação, só Deus sabe o que de fato deveriam estar medindo.

126. ANEXO V
ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA
A SELEÇÃO DO MEDIDOR IDEAL É FUNÇÃO DOS CUSTOS,
DADOS DE PROCESSO E DESEMPENHO DESEJADO.
Escolha as características que são fundamentais para a sua seleção, some as notas. O que
apresentar nota maior é o medidor ideal para o seu processo.
a) MEDIÇÃO DE TESTE
CARACTERÍSTICAS DESLOCAMENTO POSITIVO MÁSSICO
RANGE ALTO 1 2
PRECISÃO 1 2
SEM TRECHO RETO A
MONTANTE E A JUSANTE
2 2
NÃO TER PARTES MÓVEIS 0 2
CUSTO DE MANUTENÇÃO 1 2
PODER MONITORAR BSW 0 2
CUSTO DE AQUISIÇÃO 1 2
GERAR PERDA DE CARGA 2 1
NECESSIDADE DE
CALIBRAÇAO
1 2
TRABALHAR BEM COM
FLUIDOS VISCOSOS
2 2
b) MEDIÇÃO DE EXPORTAÇÃO
CARACTERÍSTICAS D.P MAS. TURB. ULTRA. PLACA
RANGE 3 4 2 5 1
PRECISÃO 4 5 4 3 2
NECESSIDADE DE TER TRECHO
RETO A MONTANTE E A JUSANTE
5 4 2 2 1
NÃO TER PARTES MÓVEIS 1 4 2 5 3
CUSTO DE MANUTENÇÃO 1 4 2 3 5
PODER MONITORAR BSW 0 5 0 0 0
CUSTO DE AQUISIÇÃO 1 2 3 4 5
MENOR PERDA DE CARGA 3 1 3 5 1
NECESSIDADE DE CALIBRAÇAO 3 5 1 4 5
TRABALHAR BEM COM FLUIDOS
VISCOSOS ACIMA DE 20 Cst
5 5 2 5 5
SER EXTRUSIVO A LINHA 0 0 0 5 0
NECESSIDADE DE OBRA PARA
SER INSTALADO
0 0 0 5 0
PODER MEDIR VÁRIOS PONTOS
AO MESMO TEMPO
0 0 0 5 0

127. FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DE
DESLOCAMENTO POSITIVO
DATA :
22/ 03/96
PLATAFORMA : P-12 APLICAÇÃO : SEPARADOR DE
TESTE
SERVIÇO medição de óleo
DIÂMETRO DA LINHA 2 pol
GERAL FLANGE DA LINHA 2 pol
CLASSE DE PRESSÃO DA LINHA 300 # ANSI
PRINCÍPIO DESLOCAMENTO POSITIVO DE
ENGRENAGENS OVAIS
FLUIDO (ESTADO FÍSICO) óleo cru
VAZÃO MÍNIMA 1,8 m3/h
VAZÃO MÁXIMA 18 m3/h
CONDIÇÃO PRESSÃO OPER. MÁX. 12 kgf/cm2
DE TEMPERATURA OPERAÇÃO 25 °C
OPERAÇÃO DENSIDADE 0,8703 @ 25 °C
VISCOSIDADE 23,27 cst @ 25 °C
TEOR DE AREIA zero
CONCENTRAÇÃO DE ÍON CLORETO ALTA
TIPO flangeada
CONEXÕES FLANGE 300 # ANSI
DADOS DO BITOLA 2 pol
CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA ZONA 1, GRUPO IIa, T3
MEDIDOR PERDA CARGA MÁX. ADMISSÍVEL 0,5 kgf/cm2
PRECISÃO DE VAZÃO ± 0,5 % do valor medido
RANGEABILIDADE 10 : 1
N
OT
AS
1. O TOTALIZADOR DE VAZÃO DEVERÁ SER LOCAL E INDICAR A VAZÃO TOTALIZADA EM M3 .
2. O FORNECEDOR DEVERÁ INFORMAR A PERDA DE CARGA NA VAZÃO MÁXIMA E A PRECISÃO NA VAZÃO
MÍNIMA.
3. MOSTRAR MEMÓRIA DE CÁLCULO, INDICANDO SELEÇÃO, PRECISÃO E PERDA DE CARGA NAS VAZÕES
MÁXIMA E MÍNIMA.
4. DEVERÁ SER DIMENSIONADO PELO FABRICANTE O “MESH” DO FILTRO A SER INSTALADO A MONTANTE
DO MEDIDOR.
5. O MEDIDOR DEVERÁ SER CONSTRUÍDO COM MATERIAL COMPATÍVEL A PRESENÇA DE H2S NO ÓLEO
MEDIDO.
GEINP / GEIN-N / GRUPO DE MEDIÇÃO RESP. : ENG. REINALDO SERFATY
ROTA : 861-2304 OU 861-6443 MAT : 033202.0
DADOS DE OPERAÇÃO CONFERIDOS POR :
LOTAÇÃO :
MAT :
DATA :

128. FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DE
MEDIDOR DE TURBINA
DATA :
01 / 04 / 95
PLATAFORMA : P-00 APLICAÇÃO : SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE ÓLEO
SERVIÇO medição de óleo
GERAL DIÂMETRO DA LINHA 8 pol
FLANGE DA LINHA 8 pol
CLASSE DE PRESSÃO DA LINHA 600 # ANSI
FLUIDO (ESTADO FÍSICO) óleo cru
VAZÃO MÍNIMA 250 m3/h
VAZÃO MÁXIMA 1400 m3/h
CONDIÇÃO PRESSÃO OPER. MÁX. 30 kgf/cm2
DE TEMPERATURA OPER. MÁXIMA 60 °C
OPERAÇÃO DENSIDADE 0,8625 g/cm3 @ 60 °C
VISCOSIDADE 13,13 cst @ 60 °C
TEOR DE AREIA zero
CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA PELO IEC zona 1, grupo IIa, T3
SINAL DE SAÍDA DO MEDIDOR 0 a 15 Vac ( pulso )
FAIXA VAZÃO 250 a 1400 m3/h
MEDIDOR CALIBRADA DENSIDADE 0,85 A 0,9 g/cm3
PERDA CARGA MÁX. ADMISSÍVEL 1 kgf/cm2
/ PRECISÃO DE VAZÃO ± 0,5 % do valor medido
REPETIBILIDADE/RANGEABILIDADE ± 0,5 % / 10 : 1
TOTALIZADOR DADOS DO TOTALIZADOR sinal de entrada :0 a 15 Vac (pulso)
alimentação : 120 Vac, 60 Hz
NOT
AS
1. O conjunto de medição com turbina deverá ser composto de filtro, retificador de
fluxo, turbina, transmissor e totalizador de vazão;
2. O totalizador de vazão deverá indicar a vazão instantânea e a vazão totalizada.
3. A turbina deverá possuir compensação para variação de viscosidade do produto
medido;
4. O fornecedor deverá prever os seguintes serviços auxiliares : treinamento com
apostila em português, suporte técnico na instalação e partida, tempo previsto de
embarque, mostrar a sua memória de cálculo, indicando seleção, precisão e perda de
carga na vazão máxima.
GEINP / GEIN-N / GRUPO DE MEDIÇÃO RESP. : ENG. REINALDO SERFATY
ROTA : 861-2304 OU 861-6443 MAT : 033202.0
DADOS DE OPERAÇÃO CONFERIDOS POR :
LOTAÇÃO :
MAT :
DATA :

129. FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DE
MEDIDOR MAGNÉTICO
DATA :
01 / 04 / 95
PLATAFORMA : P-00 APLICAÇÃO : DESCARTE DE ÁGUA
SERVIÇO medição de descarte de água do Vaso 110
GERAL DIÂMETRO DA LINHA 2 pol
FLANGE DA LINHA 2 pol
CLASSE DE PRESSÃO DA LINHA 150 # ANSI
FLUIDO (ESTADO FÍSICO) água
VAZÃO MÍNIMA 5 m3/h
VAZÃO MÁXIMA 12 m3/h
CONDIÇÃO PRESSÃO OPER. MÁX. 2 Kgf/cm2
DE TEMPERATURA OPER. MÁXIMA 22 °C
OPERAÇÃO DENSIDADE 1,01 @ 22 °C
VISCOSIDADE 1 cst @ 22 °C
CONDUTIVIDADE DO FLUIDO 50 μS / cm
TEOR DE AREIA zero
CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA PELO IEC zona 2, grupo IIa, T3
TOTALIZADOR DADOS DO TOTALIZADOR alimentação : 120 Vac, 60 Hz
NOT
AS
• O totalizador de vazão deverá indicar a vazão instantânea e a vazão totalizada;
• O fornecedor deverá prever os seguintes serviços auxiliares : treinamento com
apostila em português, suporte técnico na instalação e partida, tempo previsto de
embarque, mostrar a sua memória de cálculo, indicando seleção e precisão.
GEINP / GEIN-N / GRUPO DE MEDIÇÃO RESP. : ENG. REINALDO SERFATY
ROTA : 861-2304 OU 861-6443 MAT : 033202.0
DADOS DE OPERAÇÃO CONFERIDOS POR :
LOTAÇÃO :
MAT :
DATA :

130. FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DE
MEDIDOR ULTRA-SÔNICO
DATA :
22 / 03 / 96
1- LOCALIZAÇÃO DO MEDIDOR : linha de exportação de óleo.
2- DADOS DE LINHA :
Diâmetro Nominal [pol] 8
Schedule da Linha 40
Material da Linha aço carbono
3- DADOS DO FLUIDO A SER MEDIDO :
Nome do
Fluido
- óleo cru
Temperaturas mínima 09
[ o C ] normal 15
máxima 28
Pressões mínima 10
[ Kg/cm2 ] normal 25
máxima 42
Viscosidades - 80 Cst @ 8 o C
- 25 Cst @ 40 o C
Grau API - 40
% de gás livre
no liquido
escoado
- zero
4- LOCALIZAÇÃO E CARACTERÍSTICAS NECESSÁRIAS DOS TRANSDUTORES :
Trecho Reto Disponível [ m ] 4,5
Orientação da Linha (horizontal, vertical, inclinada ) ? horizontal
Se a linha for vertical ou inclinada, qual o sentido do
fluxo ( para cima, para baixo ) ? -
Portátil ou Dedicado dedicado
Resistente a corrosão sim
Classificação de área segundo as normas do IEC ZONA 2, GRUPO IIa, T3

131. 5- PROCESSO :
VAZÃO MÍNIMA [M3 / H ] 30
VAZÃO NORMAL [M3 / H ] 170
VAZÃO MÁXIMA [M3 / H ] 250
FLUXO CONTÍNUO OU EM
BATELADA ?
contínuo
6- INSTALAÇÃO :
A produção não pode ser interrompida ou “by-passada”. A linha não pode ser drenada
para ajuste inicial de vazio.
7- COMPUTADOR DE VAZÃO :
a) Tipo desejado : dedicado;
b) Classificação da área onde o computador será instalado segundos as normas do IEC : área não
classificada;
c) Alimentação disponível : 24 VDC;
d) Temperatura do local onde será instalado o computador de vazão : 20 o C.
8- CABOS :
Distância entre o ponto onde serão instalados os transdutores e a sala de controle ( via
embadejamento ) : 80 metros.
9- CARACTERÍSTICAS GERAIS EXIGIDAS :
a) o medidor será testado durante dois meses na plataforma, a contar da data de instalação e
partida, após este prazo, caso o medidor mostre o desempenho exigido por esta especificação
técnica, será aprovado o pagamento do referido equipamento;
b) o medidor deverá ter uma precisão de ± 3 % do valor medidor ou melhor;
c) ser completamente não intrusivo, instalado externamente a linha;
d) ter a possibilidade de ser instalado em linhas que variam de 0,5” a 24”;
e) deve fornecer valores de vazão volumétrica instantânea e totalizada;
f) o medidor deverá ser ultra-sônico, tipo tempo de trânsito, um canal e ter saída analógica;
g) o fornecedor deverá prever os seguintes serviços auxiliares : treinamento com apostila em
português, suporte técnico na instalação e partida, tempo previsto de embarque.
10- REFERÊNCIAS
GEINP / GEIN-N / GRUPO DE MEDIÇÃO RESP. : ENG. REINALDO SERFATY
ROTA : 861-2304 OU 861-6443 MAT : 033202.0
DADOS DE OPERAÇÃO CONFERIDOS POR :
LOTAÇÃO :
MAT :
DATA :

132. DADOS NECESSÁRIOS PARA DIMENSIONAR UM MEDIDOR MÁSSICO
I- DADOS FÍSICOS
1- Diâmetro nominal da linha ?
2- Tamanho do flange da linha ?
3- Classe de pressão do flange ?
4- Alimentação disponível para a instalação do transmissor ( 24 VDC, 110 VAC e 220 VAC) ?
5- Distância entre o ponto de instalação do medidor e a sala de controle (considerando o
embandejamento do cabo ) ?
II- DADOS DO PROCESSO
1- Há descarte de água ( caso haja, considere dados de processo do óleo, caso contrário,
considere os dados da emulsão ) ?
2- Vazão mínima que se deseja monitorar ?
3- Vazão máxima que se deseja monitorar ?
4- Pressão máxima a montante do medidor ?
5- Temperatura máxima de operação ?
6- API do fluido que será medido ( emulsão, caso não haja descarte de água ou óleo, caso haja ) ?
7- Viscosidade a duas temperaturas do fluido a ser medido ?
8- Teor de areia ?
9- BSW do fluido a ser medido ?
10- Qual a classificação da área onde será instalado o sensor segundo as normas do IEC ?
III- ESQUEMA USUAL DE MONTAGEM

133. DADOS FORNECIDOS PELO NUPRO
I- DADOS FÍSICOS
1- Diâmetro nominal da linha ? 6 pol.
2- Tamanho do flange da linha ? 4 pol.
3- Classe de pressão do flange ? 300 # ANSI.
4- Alimentação disponível para a instalação do transmissor ( 24 VDC, 110 VAC e 220 VAC) ?
24Vdc.
5- Distância entre o ponto de instalação do medidor e a sala de controle (considerando o
embandejamento do cabo ) ? 50 m.
II- DADOS DE PROCESSO
1- Há descarte de água ( caso haja, considere dados de processo do óleo, caso contrário,
considere os dados da emulsão ) ? Não.
2- Vazão mínima que se deseja monitorar ? 7,5 m3/h.
3- Vazão máxima que se deseja monitorar ? 42 m3/h.
4- Pressão máxima a montante do medidor ? 25 Kg/cm2.
5- Temperatura máxima de operação ? 30 oC
6- API do fluido que será medido ( emulsão, caso não haja descarte de água ou óleo, caso haja ) ?
29,3
7- Viscosidade a duas temperaturas do fluido a ser medido ? 20 oC a 18,7 Cst
40 oC a 9,8 Cst
8- Teor de areia ? Zero.
9- BSW do fluido a ser medido ? 0,7 %.
10- Qual a classificação da área onde será instalado o sensor segundo as normas do IEC ?
Zona 1, Grupo IIa, T3.

134. CÁLCULO DA DENSIDADE E DA VISCOSIDADE NA
TEMPERATURA DE OPERAÇÃO :
o API= 29,3 Top[o C]= 30 dT[ 86 o F]= 0,8703
d60F= 0,8800 Top[ o F]= 86
V1[CST]= 18,7 T1[o C]= 20 T1[oK]= 293
V2[CST]= 9,8 T2[o C]= 40 T2[oK]= 313
Top[o C]= 30 Top[oK]= 303
Vtop[CST]= 13,25

135. FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DE
MEDIDOR MÁSSICO
DATA :
/ /
PLATAFORMA : APLICAÇÃO :
SERVIÇO
DIÂMETRO DA LINHA pol
GERAL FLANGE DA LINHA pol
CLASSE DE PRESSÃO DA LINHA # ANSI
PRINCÍPIO CORIOLIS
FLUIDO (ESTADO FÍSICO)
VAZÃO MÍNIMA m3/h
VAZÃO MÁXIMA m3/h
CONDIÇÃO PRESSÃO OPER. MÁX. kgf/cm2
DE TEMPERATURA OPER. MÁXIMA °C
OPERAÇÃO MASSA ESPECÍFICA g/cm3 @ °C
VISCOSIDADE Cst @ °C
TEOR DE AREIA % v/v
BSW %
MATERIAL DO ELEMENTO
MATERIAL DA CAIXA aço inox 304
TIPO flangeada
SENSOR CONEXÕES FLANGE # ANSI
BITOLA pol
CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA zona , grupo IIa, T3
PERDA CARGA MÁX. ADMISSÍVEL Kgf/cm2
VELOCIDADE MÁX. ADMISSÍVEL m/s
COMPRIMENTO DE CABO DO SENSOR ATÉ O
metros
COMPUTADOR DE VAZÃO
SINAL DE SAÍDA 4 a 20 mA
FAIXA VAZÃO a m3/h
CALIBRADA DENSIDADE a g/cm3
TRANSMISSOR / PRECISÃO VAZÃO ± 0,5 % na vazão mínima
COMPUTADOR DENSIDADE ± 0.002 g/cm3
DE VAZÃO REPETIBILIDADE ± 0,05 %
RANGEABILIDADE 20 : 1
ALIMENTAÇÃO 24 VDC
CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA área não classificada
NOTA
1. O COMPUTADOR DE VAZÃO A SER COTADO PELO FORNECEDOR DEVERÁ RECEBER COMO
SINAL DE ENTRADA, OS VALORES DE DENSIDADE, TEMPERATURA E MASSA DA EMULSÃO.
COM ESSES DADOS, O MESMO DEVERÁ INDICAR VAZÃO VOLUMÉTRICA INSTANTÂNEA E
TOTALIZADA DA EMULSÃO (ÓLEO + ÁGUA), DENSIDADE MEDIDA E TEMPERATURA DA
EMULSÃO.NÃO HÁ OBRIGATORIEDADE DAS QUATRO LEITURAS VIREM NO MESMO
“DISPLAY”.
2. O FORNECEDOR DEVERÁ COTAR O TERMINAL PORTÁTIL DE INSERÇÃO DE DADOS DE
CONFIGURAÇÃO DO COMPUTADOR DE VAZÃO.

136. S
NOTAS
3. O FORNECEDOR DEVERÁ INFORMAR A PERDA DE CARGA NA VAZÃO MÁXIMA E A
PRECISÃO NA VAZÃO MÍNIMA.
4. CASO O TRANSMISSOR TENHA QUE SER INSTALADO SEPARADO DO COMPUTADOR DE
VAZÃO E JUNTO AO SENSOR, O MESMO DEVERÁ TER A MESMA CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA
DO SENSOR.
5. MOSTRAR MEMÓRIA DE CÁLCULO, INDICANDO SELEÇÃO, PRECISÃO E PERDA DE CARGA
NAS VAZÕES MÁXIMA E MÍNIMA.
6. DEVERÁ SER DIMENSIONADO PELO FABRICANTE O “MESH” DO FILTRO A SER INSTALADO
A MONTANTE DO MEDIDOR.
7. O FORNECEDOR DEVERÁ PREVER OS SEGUINTES SERVIÇOS AUXILIARES: TREINAMENTO
COM APOSTILAS EM PORTUGUÊS, SUPORTE TÉCNICO NA INSTALAÇÃO E PARTIDA, TEMPO
PREVISTO DE EMBARQUE.
GEINP/GEIN-N/GRUPO DE MEDIÇÃO RESP.: ENG. REINALDO SERFATY
ROTA : 861-2304 OU 861-6443 MATR.: 033202.0
DADOS DE OPERAÇÃO CONFERIDOS POR : MATR. :
LOTAÇÃO : DATA :

137. FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DE
MEDIDOR MÁSSICO
DATA :
25/05/96
PLATAFORMA : SS-17 APLICAÇÃO : EXPORTAÇÃO
SERVIÇO medição de óleo
DIÂMETRO DA LINHA 6 pol
GERAL FLANGE DA LINHA 4 pol
CLASSE DE PRESSÃO DA LINHA 300 # ANSI
PRINCÍPIO CORIOLIS
FLUIDO (ESTADO FÍSICO) óleo cru
VAZÃO MÍNIMA 7,5 m3/h
VAZÃO MÁXIMA 42 m3/h
CONDIÇÃO PRESSÃO OPER. MÁX. 25 kgf/cm2
DE TEMPERATURA OPER. MÁXIMA 30 °C
OPERAÇÃO MASSA ESPECÍFICA 0,8703 g/cm3 @ 30 °C
VISCOSIDADE 13,25 cst @ 30 °C
TEOR DE AREIA zero % v/v
BSW 0,7 %
MATERIAL DO ELEMENTO hastelloy
MATERIAL DA CAIXA aço inox 304
TIPO flangeada
SENSOR CONEXÕES FLANGE 300 # ANSI
BITOLA 4 pol.
CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA zona 1, grupo IIa, T3
PERDA CARGA MÁX. ADMISSÍVEL 0,5 kgf/cm2
VELOCIDADE MÁX. ADMISSÍVEL 4 m/s
COMPRIMENTO DE CABO DO SENSOR ATÉ O
50 metros
COMPUTADOR DE VAZÃO
SINAL DE SAÍDA 4 a 20 mA
FAIXA VAZÃO 7,5 A 42 m3/h
CALIBRADA DENSIDADE 0,8 a 0,9 g/cm3
TRANSMISSOR / PRECISÃO VAZÃO ± 0,5 % na vazão mínima
COMPUTADOR DENSIDADE ± 0.002 g/cm3
DE VAZÃO REPETIBILIDADE ± 0,05 %
RANGEABILIDADE 20 : 1
ALIMENTAÇÃO 24 VDC
CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA área não classificada
NOTAS
1. O COMPUTADOR DE VAZÃO A SER COTADO PELO FORNECEDOR DEVERÁ RECEBER COMO
SINAL DE ENTRADA, OS VALORES DE DENSIDADE, TEMPERATURA E MASSA DA EMULSÃO.
COM ESSES DADOS, O MESMO DEVERÁ INDICAR VAZÃO VOLUMÉTRICA INSTANTÂNEA E
TOTALIZADA DA EMULSÃO (ÓLEO + ÁGUA), DENSIDADE MEDIDA E TEMPERATURA DA
EMULSÃO.NÃO HÁ OBRIGATORIEDADE DAS QUATRO LEITURAS VIREM NO MESMO
“DISPLAY”.
2. O FORNECEDOR DEVERÁ COTAR O TERMINAL PORTÁTIL DE INSERÇÃO DE DADOS DE
CONFIGURAÇÃO DO COMPUTADOR DE VAZÃO.
3. O FORNECEDOR DEVERÁ INFORMAR A PERDA DE CARGA NA VAZÃO MÁXIMA E A
PRECISÃO NA VAZÃO MÍNIMA.
4. CASO O TRANSMISSOR TENHA QUE SER INSTALADO SEPARADO DO COMPUTADOR DE

138. NOTAS
VAZÃO E JUNTO AO SENSOR, O MESMO DEVERÁ TER A MESMA CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA
DO SENSOR.
5. MOSTRAR MEMÓRIA DE CÁLCULO, INDICANDO SELEÇÃO, PRECISÃO E PERDA DE CARGA
NAS VAZÕES MÁXIMA E MÍNIMA.
6. O FORNECEDOR DEVERÁ PREVER OS SEGUINTES SERVIÇOS AUXILIARES: TREINAMENTO
COM APOSTILAS EM PORTUGUÊS, SUPORTE TÉCNICO NA INSTALAÇÃO E PARTIDA, TEMPO
PREVISTO DE EMBARQUE.
GEINP/GEIN-N/GRUPO DE MEDIÇÃO RESP.: ENG. REINALDO SERFATY
ROTA : 861-2304 OU 861-6443 MATR.: 033202.0
DADOS DE OPERAÇÃO CONFERIDOS POR : MATR. :
LOTAÇÃO : DATA :

139. DADOS NECESSÁRIOS PARA PROJETAR PLACA DE ORÍFICIO :
1- DADOS A SEREM FORNECIDOS PELO NUPRO :
a) Vazão de operação que passa pelo medidor em m3/h;
b) Vazão máxima que poderá passar pelo medidor em m3/h;
c) Temperatura de operação em oC;
d) Pressão manométrica na entrada do elemento em kg/cm2;
e) Diâmetro nominal do tubo em polegadas;
f) Schedule do tubo;
g) Material do tubo;
h) Classe de pressão em libras;
i) Há descarte de água antes do futuro ponto onde você pretende instalar a placa ?
j) Qual a perda de carga máxima admissível no ponto de medição em kg/cm2?
l) Qual o grau API do fluido medido ( óleo ou emulsão ) ?
m) Qual a viscosidade ( fornecer a duas temperaturas ) ?
2- OUTROS REQUISITOS :
Fazer isométrico do ponto onde se pretende instalar a placa de orifício, com as cotas
“X" e “Y" em mm ( vide exemplo ). Considere apenas os trechos retos, indicando qual o
acidente a montante mais próximo da futura placa. Indicar no desenho o sentido do fluxo.

140. DADOS FORNECIDOS PELO NUPRO :
a) Vazão de operação que passa pelo medidor em m3/h;110
b) Vazão máxima que poderá passar pelo medidor em m3/h;156
c) Temperatura de operação em oC;45
d) Pressão manométrica na entrada do elemento em kg/cm2;38
e) Diâmetro nominal do tubo em polegadas;6
f) Schedule do tubo;80
g) Material do tubo;aço carbono
h) Classe de pressão em libras;600
i) Há descarte de água antes do futuro ponto onde você pretende instalar a placa ?Não
j) Qual a perda de carga máxima admissível no ponto de medição em kg/cm2? 0,5
l) Qual o grau API do fluido medido ( óleo ou emulsão ) ? 20,7
m) Qual a viscosidade ( fornecer a duas temperaturas ) ? 66,3 Cst a 40 oC
41,4 Cst a 50 oC
2- ISOMÉTRICO

141. PROJETO DA PLACA
1- DADOS FORNECIDOS PELO NUPRO
a) Vazão de operação que passa pelo medidor em m3/h;
b) Vazão máxima que poderá passar pelo medidor em m3/h;
c) Temperatura de operação em oC;
d) Pressão manométrica na entrada do elemento em kg/cm2;
e) Diâmetro nominal do tubo em polegadas;
f) Schedule do tubo;
g) Material do tubo;
h) Classe de pressão em libras;
i) Há descarte de água antes do futuro ponto onde você pretende instalar a placa ?
j) Qual a perda de carga máxima admissível no ponto de medição em kg/cm2?
l) Qual o grau API do fluido medido ( óleo ou emulsão ) ?
m) Qual a viscosidade ( fornecer a duas temperaturas ) ?
2- TRECHOS RETOS MÍNIMOS EXIGIDOS .
X= mm
A = mm
B = mm
2.1- DESENHO DO ACIDENTE
3- MEMÓRIA DE CÁLCULO :
Q = K × ΔP ⇒ Qmax = K × RANGE ⇒ K da placa;Q =........ ΔP
Q Qmax I
I Q
Qmax
=
× −
= × +
4
4
16 4
P [ Kg / cm2] = P[inH O]
,
2
393 7

142. 4- DADOS PARA CONFECÇÃO DA PLACA DE ORIFÍCIO :
TIPO DE PLACA :
MATERIAL DA PLACA :
DIÂMETRO NOMINAL :
CLASSE DE PRESSÃO :
DIÂMETRO DO ORIFÍCIO :
DIÂMETRO EXTERNO DA PLACA :
BETA :
COMPRIMENTO DO CABO :
LARGURA DO CABO :
RAIO DO BORDO :
ESPESSURA DA PLACA :
5- VERIFICAÇÃO DA PROGRAMAÇÃO DO TOTALIZADOR DE VAZÃO :
I [ mA ] Q
[ m3/h ]
ESCALA
DE
VAZÃO
[%]
ERRO SOBRE
O VALOR
MEDIDO [%]
ΔP
[in H2O]
ΔP
[ kg/cm2 ]
4 0 0 - 0 0
8 50 ± 10
12 70,5 ± 7,1
16 86,5 ± 5,8
20 100 ± 5
ESTÁ SENDO CONSIDERADO QUE O ERRO MÉDIO DA PLACA É DE 5% DO
FUNDO DE ESCALA ( = ± m3/h ).
OBS.1: EM RELAÇÃO AO ITEM 2, RESSALTAMOS A IMPORTÂNCIA DE
ATENDIMENTO AOS TRECHOS RETOS MÍNIMOS EXIGIDOS, DE
FORMA A ASSEGURAR A VALIDADE DO PROJETO E,
CONSEQUENTEMENTE, DA MEDIÇÃO.
OBS.2 : QUALQUER DÚVIDA CONTATAR COM O , RAMAL .
GEINP / GEIN-N / GRUPO DE MEDIÇÃO RESP. : ENG. REINALDO SERFATY
ROTA : 861-2304 OU 861-6443 MAT : 033202.0
DADOS DE OPERAÇÃO CONFERIDOS POR :
LOTAÇÃO :
MAT :
DATA :

143. CÁLCULO DA PLACA E INSTRUÇÕES DE INSTALAÇÃO
1- DADOS FORNECIDOS PELA DIOP :
a) Vazão de operação que passa pelo medidor em m3/h;110
b) Vazão máxima que poderá passar pelo medidor em m3/h;156
c) Temperatura de operação em oC;45
d) Pressão manométrica na entrada do elemento em kg/cm2;38
e) Diâmetro nominal do tubo em polegadas;6
f) Schedule do tubo;80
g) Material do tubo;aço carbono
h) Classe de pressão em libras;600
i) Há descarte de água antes do futuro ponto onde você pretende instalar a placa ?Não
j) Qual a perda de carga máxima admissível no ponto de medição em kg/cm2? 0,5
l) Qual o grau API do fluido medido ( óleo ou emulsão ) ? 20,7
m) Qual a viscosidade ( fornecer a duas temperaturas ) ? 66,3 Cst a 40 oC
41,4 Cst a 50 oC
2- TRECHOS RETOS MÍNIMOS EXIGIDOS .
X = 6 x D = 6 x 146,34 = 878 mm < 1000 mm => ok !
A = 7,5 x D = 1098 mm
B = 3,75 x D = 549 mm
Y = A + B = 1647 mm < 2700 mm => ok !
2.1- DESENHO DO ACIDENTE
3- MEMÓRIA DE CÁLCULO :
Q = K × ΔP ⇒Qmax = K × RANGE ⇒ K da placa;Q = 10,9 ΔP
Q Qmax I
I Q
Qmax
=
× −
= × +
4
4
16 4
P [ Kg / cm2] = P[inH O]
,
2
393 7

144. 4- DADOS PARA CONFECÇÃO DA PLACA DE ORIFÍCIO :
TIPO DE PLACA : bordo quadrante
MATERIAL DA PLACA : aço inox 304
DIÂMETRO NOMINAL : 6 pol
CLASSE DE PRESSÃO : 600 # ANSI
DIÂMETRO DO ORIFÍCIO : 78,902 @ 20 oC
DIÂMETRO EXTERNO DA PLACA : 267 mm
BETA : 0,53931 @ 20 oC
COMPRIMENTO DO CABO : 121 mm
LARGURA DO CABO : 38 mm
RAIO DO BORDO : 12 mm
ESPESSURA DA PLACA : 12 mm
5- VERIFICAÇÃO DA PROGRAMAÇÃO DO TOTALIZADOR DE VAZÃO :
I [ mA ] Q
[ m3/h ]
ESCALA
DE
VAZÃO
[%]
ERRO SOBRE
O VALOR
MEDIDO [%]
ΔP
[in H2O]
ΔP
[ kg/cm2 ]
4 0 0 - 0 0
8 78 50 ± 10 51,2 0,13
12 110 70,5 ± 7,1 101,8 0,26
16 135 86,5 ± 5,8 153,4 0,39
20 156 100 ± 5 204,7 0,52
ESTÁ SENDO CONSIDERADO QUE O ERRO MÉDIO DA PLACA É DE 5% DO
FUNDO DE ESCALA ( = ± 7,8 m3/h ).

145. OBS.1: EM RELAÇÃO AO ITEM 2, RESSALTAMOS A IMPORTÂNCIA DE
ATENDIMENTO AOS TRECHOS RETOS MÍNIMOS EXIGIDOS, DE
FORMA A ASSEGURAR A VALIDADE DO PROJETO E,
CONSEQUENTEMENTE, DA MEDIÇÃO.
OBS.2 : A POSIÇÃO CORRETA PARA A INSTALAÇÃO DE UMA PLACA DE
BORDO QUADRANTE EM RELAÇÃO AO FLUXO É :
GEINP / GEIN-N / GRUPO DE MEDIÇÃO RESP. : ENG. REINALDO SERFATY
ROTA : 861-2304 OU 861-6443 MAT : 033202.0
DADOS DE OPERAÇÃO CONFERIDOS POR :
LOTAÇÃO :
MAT :
DATA :

146. ANEXO VI
SELECIONANDO O MEDIDOR CORRETO
Autor : Eng. James Pomroy ( Fisher-Rosemount )
Artigo tirado da revista “Chemical Engineering” - maio 1996
Tradução : Eng. Reinaldo Serfaty ( Geinp/Gein-N )
As milhas de tubulações encontradas no processo químico e áreas de utilidades
são evidências visíveis da importância da movimentação de fluidos de forma eficiente e segura
na busca para melhorar as operações das unidades. A medição e controle do fluido oferecem
freqüentemente oportunidades não perceptíveis para melhora, não somente em controle de
processo mas também na utilização de todos os bens da unidade. Os benefícios potenciais
incluem : a melhoria da qualidade, quantidade de material e redução de custos.
Inovações na tecnologia dos medidores, levados pela recente troca do circuito
analógico pelo circuito digital microprocessado, aumentaram dramaticamente a quantidade e o
valor dos dados fornecidos pelo medidor. A habilidade para usar esta informação para fins de
controle será mais adiante facilitada com o advento do protocolo FIELDBUS, o qual permitirá
que os instrumentos se comuniquem diretamente um com outro, permitindo controle digital
verdadeiramente descentralizado.
O aumento da importância do controle de vazão é refletido no crescimento do
mercado mundial para medidores de vazão. É ainda, o maior segmento dos negócios industriais
para instrumentação de medição ( figura 1 ), está se expandindo 50 % mais rápido que o total do
mercado mundial, o qual é esperado crescer em torno de 5 % ao ano até o fim do ano 2000.
Inovações tecnológicas estão estimulando este crescimento e complicando talvez a tarefa de
escolher o medidor correto para uma aplicação particular. Este artigo oferece um processo de
avaliação para ajudá-lo a limitar melhor suas opções.
Primeiro identificaremos os muitos fatores que afetam a seleção de medidores
para diferentes tipos de serviço, depois revisaremos vários conceitos de medição de vazão e
muitos fatores que influenciam o deslocamento de um fluido. Muitas das tecnologias mais
comuns, incluindo os mais novos avanços, serão discutidos junto com suas vantagens e
limitações. Finalmente, veremos como os avanços de comunicação e computação que estão
ocorrendo nos equipamentos de campo terão um grande impacto nas nossas habilidades de
gerenciar os bens da fábrica para uma melhora contínua da qualidade, quantidade de material,
segurança e retorno de investimento.
Selecionando uma tecnologia
Selecionar um medidor de vazão começa com o entendimento de porque a
medição tem que ser feita ( figura 2). As razões de medir uma vazão geralmente se subdividem
em quatro categorias :
• controle;
• transferência de custódia;

147. • indicação;
• monitorização ou totalização.
A seguir olhe de perto para a aplicação específica - propriedades do fluido a ser
medido, requisitos de desempenho do processo, a natureza da instalação do medidor, fatores de
custo e considerações ambientais e de segurança. Enquanto a figura 2 indica muitos dos
importantes fatores de seleção, existem outros que devem ser considerados. Somadas às
propriedades do fluido, outras propriedades que influenciam a seleção de um medidor incluem a
composição química, lubricidade, abrasão e conteúdo de sólidos no mesmo. Pelo fato do
processo de seleção poder ser complexo, os fornecedores de medidor de vazão são
freqüentemente solicitados a participar no estágio inicial que somente na hora de se fazer a
compra.
Maneiras de medir-se a vazão
O termo vazão é freqüentemente utilizado indistintamente para descrever
velocidade, vazão volumétrica ou vazão mássica. Entretanto, é importante reconhecer as
diferenças e entender que cada tipo de medição tem o seu propósito.
A taxa de vazão volumétrica é a expressão do volume de fluido transportado
através de uma linha em um específico período de tempo, tal como galão por minuto. É
freqüentemente inferida tanto para medir pressão diferencial através de uma restrição na linha ou
pela medição de velocidade da corrente de fluxo quando a mesma viaja através de uma área de
seção transversal de uma linha conhecida. Ambas as vazões calculadas incorporam muitas
suposições, tal qual a linha está completamente preenchida, que pode não ser sempre uma
verdade sob condições reais de medição de vazão. Outro método comum é usar um medidor de
deslocamento positivo, que mede volume diretamente contando volumes discretos do fluido
quando o mesmo passa através do medidor.
A taxa de vazão volumétrica é freqüentemente usada para fins de controle onde
a confiabilidade e repetibilidade da medição são usualmente mais importantes que a precisão.
Correções para variações causadas por alterações grandes de temperatura e pressão são
freqüentemente necessárias para líquidos, e são essenciais quando se trabalha com gases e
vapores, devida as suas naturezas de serem altamente compressíveis.
A vazão mássica é a medida da massa real de um fluido por unidade de tempo,
como quilogramas por hora. Existem dois tipos de tecnologias básicas para medição direta de
massa e ambas eliminam a necessidade de compensação de pressão e temperatura do valor
medido.
O método mais utilizado é o “Coriolis”, considerado geralmente a maneira de
medir vazão mais precisa além dos sistemas laboratoriais base-peso. O medidor mássico termal é
o outro equipamento de medição direta de massa. Ambos os métodos serão discutidos com mais
detalhes mais adiante. A vazão mássica é geralmente inferida pela correção da taxa de vazão
volumétrica com a massa específica do fluido ( Qvolume x massa específica do fluido = Qmássica )
para atingir a um valor de taxa de vazão mássica calculada não muito exata.
A vazão totalizada é a quantidade total de fluido que passa por um ponto tanto
em unidade de volume como unidades de massa. Os medidores de gás e água são exemplos de

148. medidores projetados para o registro de vazão totalizada, neste caso com nenhuma referência ao
tempo ou taxa de vazão.
Influências na vazão dos fluidos
As propriedades do fluido ( líquido ou gás ), incluindo sua velocidade, massa
específica e viscosidade, influenciam as medições volumétricas. Eles são importantes fatores na
escolha de um medidor volumétrico.
A densidade é a razão da massa de um fluido por unidade de volume. Quando o
fluido é um gás, a sua massa se relaciona diretamente com o número de moléculas por unidade
de volume, o qual por sua vez depende da temperatura e pressão. Quando a temperatura de um
gás aumenta, mantendo-se a pressão constante, as moléculas se espalham, reduzindo a densidade.
Entretanto, aumentos na pressão à temperatura constante, faz com que as
moléculas movam-se mais juntas, fazendo com que o gás fique mais denso. Portanto ,
equipamentos para medir vazões de gás e vapor devem possuir compensação para variações de
temperatura e pressão medindo estas variáveis e realizando uma correção. Freqüentemente será
necessário também fazer estas correções com líquidos a elevadas pressões e temperaturas.
A maioria dos métodos de medição de massa específica envolvem amostragem,
o que aumenta a complexidade. Se isto é indesejável o medidor mássico Coriolis pode medir a
massa específica diretamente da mesma forma que medidores de massa específica baseado em
cintilação gama que são não-intrusivos e disponíveis hoje para líquidos e pastas fluidas.
Medidores gama medem atenuação da energia gama transmitida através da tubulação, atenuação
é proporcional a densidade do material que passa dentro da mesma.
A viscosidade de um fluido se relaciona diretamente com a facilidade com que
o mesmo flui através da tubulação. A viscosidade é tipicamente medida em unidades de
centipoise (cP) a uma dada temperatura (em geral 25 oC), quanto maior o valor da viscosidade
maior será a resistência para a vazão. Na maioria dos casos quando a temperatura de um líquido
aumenta, a sua viscosidade diminui e o fluido flui com mais facilidade. Por exemplo, a
viscosidade da água cai pela metade quando a temperatura sobe para 60 oC. De modo inverso, os
gases ficam mais viscosos nas temperaturas mais altas, devido ao aumento de velocidade da
interação de suas moléculas.
Entretanto, muitos fluidos desviam deste tipo de comportamento típico,
reforçando a necessidade de um conhecimento completo do fluido a ser medido. Por exemplo, os
fluidos não-newtonianos possuem viscosidades que variam com a taxa de cisalhamento. O
“ketchup”, por exemplo, escoará de uma garrafa somente depois de uma agitação que forneça o
“stress” mínimo necessário para iniciar o movimento entre as camadas de fluido.
A maneira com que estes fatores influenciam a vazão específica de um fluido
pode ser complexa,
eles podem ser expressos por um valor numérico, o número de Reynolds
(RD=(massa específica x velocidade x diâmetro da linha )/viscosidade), um número adimensional
que descreve as condições de vazão em um ponto particular. Muitos medidores de vazão têm um
desempenho linear sobre um range de vazão definido por um mínimo e máximo número de

149. Reynolds. Como um termo que representa a fluidez, o número de Reynolds também é útil para
indicar se a vazão é laminar ou turbulenta. Normalmente quando a vazão é laminar o número de
Reynolds está abaixo de 2000, quando é turbulenta acima de 4000 e entre os valores 2000 e 4000
é dito que a vazão é de transição.
Na vazão laminar o fluido se move de maneira suave, em camadas ordenadas
com pequena mistura do fluido através da seção transversal da linha. As camadas centrais da
linha viajam mais rápido, produzindo um perfil parabólico. A força de arraste ao longo da parede
da tubulação reduz de modo significativo a velocidade nesta área.
Quando o fluxo é turbulento ocorre consideráveis misturas e o movimento
suave e em camadas dos fluidos é substituído por um movimento aleatório e com redemoinhos.
O perfil do fluxo turbulento é caracterizado como achatado, o que significa que a velocidade da
corrente no centro do diâmetro da linha é mais ou menos o mesmo do que perto da parede da
mesma.
Uma outra influência são os redemoinhos que ocorrem quando o momento
angular é dado para a corrente de fluxo quando a mesma passa através de um cotovelo, válvula
ou outra mudança na geometria da linha. Uma vez que os fluidos com redemoinhos são difíceis
de serem medidos e podem causar erros de medição em muitos instrumentos, é melhor instalar
equipamentos afetados por este fator bem a montante do equipamento que produza redemoinhos.
Sugestões para localização variam de medidor para medidor, porém a maioria
dos medidores depressivos e daqueles baseados na velocidade necessitam de 5 a 40 diâmetros de
trecho reto a montante para atingir as precisões especificadas. O efeito do redemoinho e de outras
distorções podem ser reduzidos com a instalação de condicionadores de fluxo ou retificadores de
vazão a montante do medidor.
Outros problemas de medição são causados por pulsações geradas por bombas
ou compressores, fluidos bifásicos e a cavitação. A última condição ocorre quando a pressão
local é reduzida abaixo da pressão do valor do líquido, provocando a formação de cavitação de
vapor ou bolhas. Estas bolhas podem colapsar com grande força causando danos ao sistema de
tubulação da mesma forma nos medidores, resultando erros de leitura. Pelo fato da cavitação está
geralmente associada a grandes queda de pressão, a manutenção de uma pressão suficiente na
tubulação e no medidor é uma maneira comum de resolver o problema.
A maioria das medições de vazão são feitas através de um dos quatro métodos:
medição da pressão diferencial através de uma restrição, medição de velocidade, deslocamento
positivo e medição direta de massa. Vamos dar uma olhada em cada um dos métodos em que os
medidores podem estar baseados.
Medição de pressão diferencial
Quase a metade de todos os medidores industriais de vazão fabricados no ano
passado basearam-se na medição de pressão diferencial . Este método apóia-se na medição de
pressão diferencial que existe entre os lados de montante e jusante de uma restrição em uma
corrente de fluido confinada. A pressão diferencial é matematicamente relacionada com a vazão
volumétrica ou mássica, como determinado pelos testes laboratoriais ou calibração do campo.

150. De acordo com a equação de energia de Bernouilli, quando uma corrente de
fluxo é restrita, sua energia cinética aumenta, devido a conversão da energia potencial em
cinética. Esse princípio é ilustrado quando uma restrição (elemento primário) é colocado em uma
linha com um fluido em movimento (figura 3). A velocidade de um fluido fluindo através de uma
restrição aumenta, causando um decréscimo correspondente na pressão estática (energia
potencial).
A diferença entre as pressões de montante e jusante devido a esta restrição, se
relaciona com o quadrado da velocidade, uma equação em parte definida pelo tipo de restrição
escolhido. Uma vez que a pressão diferencial é medida, a taxa de vazão volumétrica ou mássica
pode ser calculada, levando em consideração o diâmetro da tubulação e o formato da restrição e
elementos adjacentes à tubulação, com as hipóteses feitas para diversas propriedades do fluido.
Algumas destas correções estão contidas em um simples fator conhecido como coeficiente de
descarga (Cd), o qual deriva de testes realizados no laboratório, como a média das taxas de vazão
verdadeira e teórica.
O elemento secundário na medição de ΔP é um transmissor de pressão
diferencial, o qual fornece uma saída uma proporcional tanto de ΔP como taxa de vazão. A
instrumentação baseada pelo método de ΔP tem que estar apta para calcular a raiz quadrada da
pressão diferencial a fim de fornecer uma saída linear para a taxa de vazão.
Os métodos de extração de raiz quadrada mecânicos ou analógicos que foram
usados no passado são imprecisos e aumentavam os erros, porém isto tem sido virtualmente
eliminado de uns anos para cá, uma vez que a maioria dos transmissores são hoje baseada na
teoria dos microprocessadores. Contudo, a rangeabilidade (razão entre a vazão máxima e mínima
que um medidor pode medir com precisão) está em geral limitada a 3 : 1, utilizando a
combinação tradicional do transmissor de ΔP e placa de orifício. Na maioria dos casos isto é
devido a mudanças não compensadas no coeficiente de descarga.
A medição precisa de vazão de gás e vapor de gás requer compensação mesmo
para variações pequenas de temperatura e pressão. No caso dos líquidos grandes variações de
pressão ou temperatura também devem ser compensadas quando a precisão é importante. Esta
compensação pode ser feita trazendo as entradas de ΔP, pressão estática e temperatura tanto para
um sistema de controle como para um computador de vazão montado no local, onde os valores
verdadeiros para o coeficiente de descarga, massa específica e fatores de expansão do gás são
calculados para futuro uso na equação de vazão.
Todavia, os recentes desenvolvimentos de transmissores de ΔP multivariável
tem mudado isto. Introduzidos em larga escala na indústria apenas a um ano atrás, eles
representam um paradigma de troca na capacidade de medição de ΔP, não muito distinta da troca
de transmissor pneumático para analógico que ocorreu a 20 anos atrás ou da troca da eletrônica
analógica para a eletrônica inteligente baseado em microprocessadores ao longo dos últimos
anos. Estes novos transmissores combinam 3 sensores que medem ΔP , pressão e temperatura em
uma única unidade, acrescido de um microprocessador que calcula a taxa de vazão mássica, uma
tarefa anteriormente deixada para o sistema de controle ou computador de vazão mássica
independente.
Uma só unidade (figura 4) por exemplo, pode fornecer uma saída de vazão
mássica totalmente compensada, além das 3 variáveis de processo, quais sejam: ΔP, pressão e

151. temperatura. A precisão da medição mássica é tipicamente ± 1 % do valor medido em um range
de 8 : 1. Isto contrasta com as tradicionais precisões não compensadas de ± 1 % a 3 % do fundo
de escala em um range de 3 : 1 .
Transmissores multivariáveis também permitem a planta atender melhor as
regulamentações ambientais reduzindo o número de interferências no processo. Dados de trilhas
de auditorias são reduzidos utilizando-se um transmissor ao invés de três e medidores que usam
comumente protocolos de comunicação HART ou mais recentemente FIELDBUS, podem
alimentar automaticamente um banco de dados com estas informações. Todos estes fatores,
agregados com a redução significativa dos custos de instalação e de compra tem resultado na
ampla aceitação dos transmissores multivariáveis.
Tipos de elementos primários
O elemento primário mais popular é a placa de orifício, que vem a ser um disco
de metal com um furo, o qual é instalado entre dois flanges de uma linha . O formato da abertura
e a sua localização na placa pode variar, dependendo do fluido que está sendo medido (figura 5).
A placa de orifício mais comum é a de bordo reto. Ela produz melhores
resultados quando medido líquidos ou gases em fluxo turbulento. Um dreno pode ser posicionado
no topo da linha permitindo a passagem de gases quando está medindo-se líquidos, ou no fundo
ou na base da linha para permitir a passagem de sólidos em suspensão. Orifícios segmentados
(em oposto ao orifício pleno e circular) são freqüentemente usados em pastas fluidas leves ou
gases sujos. As placas de bordo quadrante por sua vez, são utilizados em linhas de pequeno
diâmetro ou com fluido viscosos. A localização da tomada de pressão varia com aplicação mais
em geral é feita nos flanges (flange tap) ou um diâmetro a montante / meio diâmetro a jusante (D
D/2 tap).
Como se sabe, as placas de orifício são robustas e possuem um custo
relativamente barato para linhas de grande diâmetro. Elas podem trabalhar com a maioria dos
fluidos limpos e não são limitadas nas aplicações de alta temperatura. Entretanto, são suscetíveis
a erosão, o qual causa redução na perda de carga gerada por uma dada vazão. Elas também são
sensíveis a variações de massa específica e viscosidade, como já foi anteriormente discutido, e
deve ser também considerado a existência de trechos retos para atingir as precisões esperadas.
No tubo Venturi, o fluido é acelerado para dentro de um cone convergente,
induzindo uma queda de pressão local. Uma seção expandida do medidor depois retorna a vazão
para a uma pressão próxima da original. Estes instrumentos são freqüentemente selecionados
onde é importante não ser criado uma perda de carga significativa e onde uma boa precisão é
necessária. Estas aplicações são usualmente limitadas para alta vazões, tais como linhas
principais, devido ao alto custo relativo deste elemento primário.
Um bocal de vazão representa um bom compromisso entre as capacidades do
orifício e venturi. Bocais de vazão tem uma capacidade de medir vazões mais altas que as placas
de orifício e podem manipular sólidos maiores, alta velocidade alta turbulência da mesma forma
que em aplicações de temperatura muito altas. Eles são freqüentemente usados com vapores ou
fluidos que contenham sólidos em suspensão. Esses equipamentos custam mais baratos que os
Venturis, porém são menos precisos e geram perda de carga permanente maior. O tubo de Pitot é

152. uma outra maneira de se medir vazão utilizando um transmissor de pressão diferencial, são
principalmente usados em vazão de gás ou de líquidos muito limpos. Eles geram uma pressão
diferencial muito pequena. No passado, freqüentemente era difícil medir a repetibilidade devido
as limitações do transmissor. Sua precisão depende do perfil de velocidade do fluido. Também as
pequenas aberturas do tubo de Pitot podem ser obstruídas por partículas. Na maioria das
aplicações, o tubo de Pitot médio utiliza várias portas ao longo do diâmetro da tubulação para
compensar as mudanças do perfil de velocidade.
O outro medidor baseado na pressão diferencial é o medidor de área variável
(rotâmetro). Estes medidores consistem de um flutuador instalado dentro de um tubo vertical,
com uma escala graduada. O flutuador que é mais denso que o fluido do processo, repousa no
fundo do tubo quando a vazão é zero. Quando o fluido começa a escoar, o flutuador sobe em
resposta a velocidade do mesmo, aumentando a área anular entre o flutuador e o tubo. Para
qualquer vazão dada o flutuador procura uma posição de equilíbrio entre o empuxo e o peso do
flutuador, indicando uma taxa de vazão na escala adjacente.
Rotâmetros podem ser utilizados para medir tanto vazões de líquido quanto de
gases. O tubo deve ser transparente para melhor leitura ou possuir um sensor magnético de
posição do flutuador com saída analógica. Rotâmetros são relativamente baratos, geram uma
perda de carga pequena e são fáceis de instalar. Entretanto sua precisão varia largamente, como
pode ser visto na tabela.
Medidores de velocidade
Medidores baseados na velocidade calculam a vazão volumétrica baseados na
equação Q = A .V, onde V é a velocidade do fluido e A é a área da seção transversal do medidor.
Pelo fato do elemento primário gerar um sinal linear com a velocidade do fluido, imprecisões
potenciais associadas com a extração da raiz quadrada são eliminadas. Os medidores de vazão de
velocidade podem operar sobre um range largo de velocidade e tendem ser menos sensíveis ao
perfil de vazão que os tradicionais medidores de orifícios (ΔP).
Entre os medidores utilizados para medir a velocidade do fluido podemos citar:
medidores eletromagnéticos, vórtice, ultra-sônico e turbina. As vantagens e limitações de cada
tipo de medidor de velocidade serão discutidas abaixo.
Os medidores de turbina possuem um rotor que gira livremente quando o fluido
passa por ele, então a velocidade rotacional da turbina é proporcional a velocidade do fluido. Os
medidores de turbina fornecem uma excelente precisão,repetibilidade e rangeabilidade. Eles são
comumente utilizados em aplicações de transferência de custódia de líquidos e gases.
Os medidores de turbina não são eficientes com fluidos com redemoinhos e não
são recomendados para aplicações que utilizam fluidos de alta viscosidade. Eles estão sujeitos a
desgaste de mancal, depósito ou desgaste nas palhetas da turbina e têm que ser calibrados para
cada aplicação específica, o que encarece apreciavelmente os custos de instalação e manutenção.
É por estas razões que o percentual de instalação de medidor de turbina está cada vez mais
reduzido.

153. Um típico medidor de velocidade é o oscilatório que provoca uma oscilação
regular na maneira do fluido escoar, esta freqüência de oscilação é proporcional a taxa de vazão o
mais popular destes medidores é o medidor vórtice (vortex shedding meter).
Uma obstrução é instalada na tubulação, causando a formação de redemoinhos
atrás da mesma. Estes redemoinhos são denominados vórtices. Os vórtices são repetidamente
espalhados em lados alternados do obstáculo com uma freqüência que é relacionada de maneira
linear com a velocidade do fluido. Sensores instalados captam a freqüência de formação do
vórtice e a eletrônica converte-a em taxa de vazão volumétrica.
A maioria dos medidores do tipo vórtice utilizam cristais piezelétricos ou
técnicas de capacitância no seu sensor. Estas convertem variações reais de pressão e velocidade
associada a um vórtice em um sinal de entrada elétrico.
Os medidores do tipo vórtice são relativamente insensíveis a mudanças na
temperatura, pressão ou massa específica desde que estes parâmetros fiquem dentro de limites de
operação do medidor. Eles produzem um perda de carga permanente na tubulação, mas em geral
é menor que a perda de carga de um medidor depressivo do mesmo tamanho. A sua
rangeabilidade freqüentemente ultrapassa 20:1, e os vórtices podem ser usados com líquidos,
gases e vapores através de um simples ajuste das constantes do computador de vazão.
Os medidores do tipo vórtice são robustos
Em contrapartida aos projetos dos medidores mais antigos que possuiam baixa
confiabilidade e sensibilidade às vibrações da linha e fluidos pulsantes, os medidores do tipo
vórtice mais modernos estão entre os mais robustos de todos os outros tipos de medidores
(figuras 6 e 7 ). O sinal digital de microprocessado e projetos de sensores de equilíbrio de massa
aumentaram bastante a integridade do sinal através da filtragem das vibrações. A construção
totalmente blindada e a eliminação de partes móveis acrescentaram mais segurança e
confiabilidade. Entre outros fatores chaves isto impulsionou o uso cada vez maior dos medidores
do tipo vórtice nas indústrias de processamento químico nos últimos anos.
Por outro lado, estes equipamentos não são muito úteis a taxas de vazão muito
baixas (abaixo de 1 pé/s para líquidos ou 10 pés/s para os gases), ou com fluidos viscosos (acima
de 30 cp). Isto porque a formação do vórtice é inibida por falta de energia disponível no fluido.
Os medidores do tipo vórtice não são recomendados em geral para o uso em
fluidos altamente erosivos, porém são mais tolerantes que as placas de orifício de bordo reto,
onde o perfil do bordo e dimensões do mesmo tem que ser mantidas para se obter uma boa
precisão.
Os medidores eletromagnéticos baseiam-se na lei de indução eletromagnética
de Faraday, que diz que um material condutor ao passar perpendicularmente a um campo
magnético induz uma voltagem proporcional a velocidade do condutor ( neste caso o fluido, veja
figura 8 ). Contudo o fluido medido tem que ser condutor elétrico e não magnético. Desta forma a
maioria dos fluidos e produtos químicos base-água podem ser medidos, porém fluidos base-petróleo
não podem. Como todos os outros medidores de velocidade, a tubulação tem que estar
completamente preenchida com o fluido a ser medido ou teremos como resultado muitos erros
significativos ou instabilidade.

154. Os medidores eletromagnéticos são não-intrusivos ( tradutor não concorda,
pois para os mesmos serem instalados, a linha tem que ser cortada, o autor do artigo confunde
o fato do medidor não ter nenhum tipo de componente que interfira na passagem do fluido com o
conceito de ser não intrusivo. O único medidor realmente não-intrusivo é o medidor ultra-sônico
do tipo “clamp-on”, que possue os seus transdutores instalados por fora da linha através de
abraçadeiras ), e são úteis para linhas que contenham produtos químicos corrosivos e pastas
fluidas ( “slurries” ). Não existem obstruções para causar perda de carga e nem partes móveis
para se desgatar. Eles não são sensíveis a mudanças na viscosidade do fluido, massa específica ou
pressão e a tensão (voltagem) gerada representa uma exata média da velocidade do fluido tanto
em fluxo laminar como turbulento. Muitos medidores eletromagnéticos são também capazes de
medir de forma bidirecional, freqüentemente realizando o trabalho de dois medidores.
Entretanto, se começarem a formar depósitos de resíduos condutores, advindos
do fluido que está sendo medido, nas chapas isoladas ou nos eletrodos do medidor
eletromagnético, tensões erradas podem ser induzidas. Da mesma forma que um depósito não
condutivo pode tornar o medidor inoperante isolando os eletrodos da voltagem do fluido. Manter
uma velocidade relativamente alta na linha ( 8 a 15 pés/s ) freqüentemente evita a formação
destes depósitos.
Os medidores ultra-sônicos empregam as ondas sonora de duas formas
diferentes para medir a velocidade de um fluido em uma linha. No caso do medidor ultra-sônico
por efeito “Doppler”, uma onda sonora de freqüencia constante é transmitida pelo fluido e
refletida de volta por bolhas ou partículas para um transdutor. Pelo fato das partículas estarem
em movimento, a freqüencia da onda sonora refletida difere da freqüencia original de um valor
proporcional a velocidade do fluido.
O medidor ultra-sônico por tempo de trânsito emprega dois transdutores,
localizados a montante e a jusante de cada um. Cada um transmite uma onda sonora para o outro
e a diferença de tempo de recepção dos dois sinais indica a velocidade do fluido. Estes dois
medidores se complementam, uma vez que o tempo de trânsito exige fluido limpo ao contrário do
efeito “Doppler”.
Como os medidores eletromagnéticos, os medidores ultra-sônicos operam sem
um contato físico com o fluido medido, não são afetados por fluidos corrosivos, abrasivos ou de
alta viscosidade (o tradutor discorda porque quando a viscosidade é muito alta pode ocorrer
atenuação sônica ) e não há obstrução a passagem do fluxo. Muitos medidores ultra-sônicos
possuem a capacidade de medir fluxo bidirecionais, e podem ser freqüentemente instalados
externamente a linha através de abraçadeiras, apesar da precisão e confiabilidade não serem tão
boas que quando os transdutores são instalados em “spools” que são calibrados como um corpo.
Os medidores ultra-sônicos já tiveram a reputação de ser não confiáveis, porém
alterações de projeto mudara este quadro. Os aperfeiçoamentos incluem : melhores transdutores,
melhores materiais, sensores múltiplos com técnicas de correlação cruzada, microprocessadores
mais avançados e aumento da capacidade dos programas (“software”).
Medidor de deslocamento positivo

155. Os medidores de deslocamento positivo medem a taxa de vazão volumétrica
dividindo a corrente de fluxo em segmentos distintos de volume conhecido, contam estes
segmentos e multiplica pelo volume de cada segmento. O resultado é um valor expresso em
unidades de volume por unidade de tempo. Os medidores de deslocamento positivo
freqüentemente registram a vazão totalizada diretamente em um contador, mas eles podem
também gerar saída de pulsos, sendo que cada pulso representa um volume discreto de fluido. Os
pulsos podem ser lidos em um contador local ou transmitido para um sistema de controle.
Este medidores são freqüentemente usados em bateladas, misturas ou operação
de transferência de custódia de hidrocarbonetos. Eles são muito precisos quando utilizados com
fluidos relativamente viscosos e têm uma rangeabilidade acima de 10 : 1. Em geral, não são bons
para medição de gás, devido a sua instabidade de vedação.
Um dos tipos de medidor de deslocamento positivo é o de palhetas rotativas.
Ele possui palhetas que ficam livres para escorregar para dentro e para fora de um sulco existente
no rotor, desta forma fazendo um constante contato com a parede do cilindro excêntrico do
medidor. Quando o rotor gira um volume conhecido de fluido é aprisionado entre duas palhetas e
a parede da câmara de medição, permitindo o cálculo do volume por revolução.
Os medidores de lóbulos rotativos e de engrenagens trabalham de maneira
similar. Neste caso, os lóbulos ou engrenagens são fixos, porém eles aprisionam o fluido entre
esses elementos e a parte de fora da parede circular do equipamento. À medida que o fluido
escoa, os lóbulos ou engrenagens movimentam-se e o número de revoluções é contado e é
proporcional ao volume que passa pelo medidor.
Como equipamento mecânico, possui muitas partes móveis propensas ao
desgaste, os medidores de deslocamento positivo, não são indicados para medir fluidos sujos ou
com sólidos em suspensão. Eles também extraem alguma energia da corrente de fluido,
produzindo uma perda de carga. O deslizamento em torno das engrenagens ou palhetas pode
gerar leituras errôneas, estes equipamentos são mais adequados para fluidos viscosos que tem a
tendência de selar as pequenas folgas. Por outro lado, se o resíduo pesado de fluido cobrir a
câmara de medição do equipamento, um volume menor será medido, produzindo uma saída
maior que a vazão real.
Medidor de vazão mássica
A medição direta de vazão mássica é sempre a preferida para aplicações críticas
de controle, como por exemplo transferência de custódia de fluidos valiosos (nota do tradutor:
até hoje a API não regulamentou o uso de medidores mássicos para transferência de custódia
envolvendo petróleo. Os únicos medidores regulamentados são deslocamento positivo e medidor
de turbina).
Apesar de existirem uma série de técnicas para inferir a taxa de vazão mássica a
partir da medição de vazão volumétrica , algumas medem a vazão mássica de forma direta. Os
dois métodos básicos são: medição mássica por efeito Coriolis e medição mássica termal.
O medidor de Coriolis é baseado na segunda lei de Newton que afirma que a
resultante das forças é igual ao produto da massa pela aceleração. Este princípio é aplicado
quando o medidor de Coriolis está instalado na tubulação. Dois tubos dentro do medidor são

156. colocados em movimento nas suas frequências naturais. Quando o fluido escoa através dos tubos
os mesmos se contorcem, o grau de contorção é proporcional a taxa de vazão mássica do fluido
(figura 9 ). O grau de contorção é medido através de sensores magnéticos montados nos tubos. A
mudança de frequência deriva de somente um dos sensores, que fornece a base para o cálculo da
densidade.
Os medidores de vazão Coriolis fornecem medições mássicas precisas que são
essencialmente independente da temperatura, pressão, viscosidade, conteúdo de sólidos e outras
propriedades. Somado a isto, eles frequentemente medem: massa específica, Brix, percentual de
sólidos e até viscosidade quando a pressão diferencial (entre a entrada e a saida do medidor) é
medida. Eles são não intrusivos ( o tradutor não concorda devido a motivos já supracitados ) e
podem ser utilizados com diferentes tipos de fluidos. Uma vez calibrado na fábrica, eles podem
ser utilizados em uma série de serviços sem recalibração ( o tradutor não concorda, pois todo
equipamento de medição tem que ser recalibrado de tempos em tempos ).
Pelo fato dos medidores mássicos de Coriolis serem muito precisos ao longo de
um range alto (ver tabela ), eles estão sendo muito aplicados em situações que exigem controle
rígido, tais como “loops” de processos críticos, gerenciamento de produtos de alto valor, e
transferência de custódia. Há muitos anos que a tecnologia de medidor mássico de Coriolis é a
que mais cresce na indústria.
Os medidores mássicos termais confiam mais nas propriedades termais do que
físicas de um fluido e portanto são amplamente utilizados em gases limpos e de baixa massa
específica. As aplicações mais comuns incluem dutos de ar, tais como : ar combustível de
aquecedores e gases de escapamento. Existem dois tipos principais : o anemômetro termal e o de
elevação termal.
No caso do anemômetro termal, uma sonda eletricamente aquecida é
introduzida na corrente de fluxo. A quantidade de calor retirada da sonda depende da velocidade,
massa específica, calor específico, temperatura e condutividade térmica do fluido medido. A
uniformidade do fluido é importante para os anemômetros termais, porque variações de qualquer
destas propriedades podem dificultar o obtenção de uma medição precisa.
Dois tipos de sonda estão sendo utilizadas : tipo corrente constante e o tipo
temperatura constante. No tipo corrente constante, a temperatura da sonda varia com o
escoamento do fluido e é medida para a taxa de vazão obtida. Já no tipo temperatura constante,
um circuito eletrônico varia a corrente da sonda para manter a sua temperatura constante
independente da vazão. A medição é feita a partir da potência de entrada na sonda.
Uma comparação dos dois tipos mostra que os instrumentos de temperatura
constante geralmente fornecem respostas mais rápidas às mudanças de vazão, o que é importante
aplicações de controle combustão e de efluentes. Em ambos os casos, a sonda tem que ser
instalada no ponto de velocidade média da corrente de fluxo a fim de poder fornecer a taxa de
vazão real. Se começar a aparecer depósitos sobre a sonda, haverá naturalmente uma
interferência na transferência de calor e afetará negativamente a precisão e o tempo de resposta
do medidor.
Com os medidores termais do tipo aumento de temperatura, fornece-se calor a
corrente de fluxo em um ponto e a temperatura é medida tanto a montante quanto a jusante do

157. aquecedor. A taxa de vazão deriva da diferença de temperatura. Dois estilos comuns existem aí :
fluxo pleno (“flowthrough” ) e “by-pass”, o qual é mais popular. O tipo “by-pass” possui tempo
de resposta mais rápido e gasta menos energia, porque ele só utiliza uma parcela do fluxo. Este
medidores são usados para medição de gás em plantas piloto, vazões de purga e testes de
estanqueidade. Talvez a maior aplicação destes medidores seja em vazões de gás dopante na
fabricação de semicondutores.
Uma visão do futuro
Ao longo dos últimos quarenta anos, o controle de processo industrial
desenvolveu-se lentamente do controle de “loop” pneumático , utilizando ar comprimido como
sinal de controle para “loops” analógicos de 4 a 20 mA e hoje para o controle digital. “ Loops”
analógicos realizam duas funções . Eles energizam um instrumento ao nível intrinsicamente
seguro e informam a variável de processo medida como sinal analógico ou frequentemente como
um sinal digital.
Hoje, o sinal digital está frequentemente se sobrepondo ao sinal de 4 a 20 mA
via protocolo de comunicação HART, o qual leva informações adicionais além da variável
simples do processo. Exemplos desta informação suplementar incluem status de diagnóstico do
instrumento, identificação e configuração do instrumento e em alguns casos, variáveis de
processo adicionais.
O emergente protocolo digital Fieldbus, projetado para substituir o padrão de
comunicação analógica de 4 a 20 mA, expandirá amplamente a capacidade existente de todos os
instrumentos de processo através da transferência facilitada de cada vez mais dados a
velocidades cada vez maiores. Também fornecerá maior capacidade computacional e de
gerenciamento de dados como resultados dos níveis de potência que ele permite.
Fieldbus é mais que um simples protocolo de comunicação pelo fato dele
permitir que instrumentos de diferentes fabricantes conversem entre si, por meio disso permitem
uma verdadeira descentralização do controle de processo. Neste contexto, os equipamentos de
campo são nós ou elementos, dentro de um sistema de controle mais propriamente que periféricos
do sistema.
O medidor de vazão inteligente, por exemplo, se tornarão um componente
integrado de toda a rede de controle na qual cada equipamento terá acesso ilimitado aos dados
guardados em outros equipamentos da rede. Esta tecnologia está atualmente em teste em plantas
reais e espera-se estar comercialmente disponível como um protocolo aberto de muitos
fabricantes de instrumentos dentro de um ano.
Devido a potência, velocidade e dados integrados que estarão disponíveis
nestes novos instrumentos, esperamos medidores de vazão e outros equipamentos de “loop” se
moverem além do foco de controle de gerenciamento de processo da tubulação para o
gerenciamento real dos bens de processo. As plantas de hoje são na maioria dos casos
gerenciados de forma reativa particularmente de uma perspectiva de manutenção. Entretanto, o
equipamento, processo e diagnósticos de aplicação que brevemente estarão disponíveis em
muitos equipamentos permitirão uma identificação e reparo mais fácil do mesmo antes que ele
falhe. Isto ajudará a reduzir os custos de planta parada e de manutenção, enquanto aumenta a
qualidade do produto através da redução da variabilidade do processo.

158. Com a informação e conhecimento que se torna disponível para as pessoas de
todos os níveis na planta está claro, pelo menos para este autor, que a medição e controle nos
próximos anos se parecerá muito mais com uma revolução do que apenas um próximo passo.