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Sistema simples de vazão de fluidos – Conceitos

Quando se fala em medir a vazão de qualquer fluido, usa-se os conceitos da mecânica dos fluidos para defini-la, que é a relação entre o volume e o tempo. A vazão pode ser determinada a partir do escoamento de um fluido através de determinada seção transversal de um conduto livre (canal, tubulação aberta ou rio) ou de um conduto forçado (tubulação com pressão positiva ou negativa). De forma simples, podemos determinar a vazão com um cronômetro e um recipiente graduado, marcando quanto tempo se gasta para atingir um determinado volume, podendo ser medida em m³/h (metros cúbicos por hora), l/h (litros por hora) ou l/s (litros por segundo).

Industrialmente falando, a vazão é um parâmetro economicamente interessante e possui as mais variadas características que torna esta medição particular para cada caso, pois há variação de temperatura, de pressão, de densidade, fluidos misturados com partículas sólidas ou fluidos densos que carregam bolhas de ar durante seu escoamento. Desta forma a característica de medição da vazão se torna particular para cada tipo de fluido fazendo-se necessário usar um medidor de vazão que se adequa melhor para cada caso, com o objetivo de se diminuir os erros de medição. Sendo assim, a vazão pode ser medida por medidores do tipo mássico, tendo como parâmetro a relação massa/tempo (como já foi exemplificado acima), o tipo Coriolis (que mede a densidade e fluxo do fluido em tempo real, em líquidos, gases e massas), tipo termal (faz uso de um anemômetro de filme ou fio quente e se mede a transferência de calor do fio para o fluido), entre outros.

Há os medidores de vazão de placas de orifício, que na medida e que o fluido se aproxima da placa há um ligeiro aumento da pressão e depois, há uma súbita queda após a passagem pelo orifício. A pressão continua a cair até atingir um ponto de pressão mínimo chamado de “vena contracta” e, na sequência, a pressão começa a subir novamente, até atingir pressão máxima após a placa. Essa diferença é chamada de perda de carga e significa a energia perdida devido à restrição imposta na linha pela placa. Outra forma de se medir vazão é através dos medidores do tipo turbina, que são constituídos de um rotor montado sobre buchas de um eixo, que gira a uma velocidade proporcional à velocidade do fluido dentro do corpo do medidor. Um sensor eletromagnético detecta a velocidade de giro do rotor que envia pulsos elétricos para um leito que indicará a vazão.

Um outro tipo de medidor bastante usado são os que utilizam o ultrassom, sendo os dois principais o medidor de vazão de tempo de transito e o medidor de vazão a efeito Doopler. O medidor de vazão de tempo de transito é um instrumento ideal para medir vazão de fluidos relativamente limpos, pois seu princípio de funcionamento é baseando na emissão de sinal acústico entre dois sensores posicionados em um tubo, medindo-se o tempo que a onda mecânica leva para sair de um cristal e atingir o outro, refletindo na parede oposta que os cristais foram instalados. Desta forma, se houver partículas suspensas, estas interferirão nos valores da medição. Para casos em que há partículas suspensas ou bolhas, o medidor de vazão a efeito Doopler é mais adequado, pois um sinal sonoro é emitido (ultrassom), parte dessa energia volta para o sensor e a outra parte é espalhada no fluido em movimento. Essa diferença entre sinal emitido e sinal recebido causa um desvio de frequência que é diretamente proporcional à vazão do fluido.