21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
I-086 - MEDIDOR DE VAZÃO E DE CONSUMO DE ÁGUA POR
PROPORCIONALIDADE - HASTE DE INSERÇÃO EM UM ÚNICO “TAP” DE
PITOMETRIA.
Roberto Camuri (1)
Engenheiro eletrônico – PUC RJ em 1964. Auxiliar técnico da SURSAN entre 1961 e
1965 e engenheiro da CEDAG até 1972 onde, em 1966, coordenou a implantação da
pitometria no contrato com a The Pitometer Associates – USA. Participou da
implantação dos serviços de pitometria em diversas empresas de água do país. Com 40
anos de vida profissional, atua nos estudos para o diagnóstico de sistemas de água e no
dimensionamento para fabricação e aplicações de macromedidores de vazão e de válvulas
automáticas auto-operadas. Consultor das empresas Águas de Niterói, Águas do
Imperador, Águas de Juturnaíba e Águas do Paraíba e ex-consultor da Citágua e do Serviço Autônomo de
Água e Esgotos de Barra Mansa – SAAE/BM, entre outros.
Endereço(1): Rua Jornalista Henrique Cordeiro 350 Apto. 1903 – Barra da Tijuca – Rio de Janeiro – RJ CEP: 22631-010 - Brasil - Telefax: (21) 491-6021 - e-mail: [email protected]
RESUMO
O trabalho visa a apresentação e divulgação de um macromedidor, e de uma técnica de medição, empregando
uma haste de inserção com medição da vazão dos volumes produzidos, distribuídos e consumidos, do tipo
proporcional. A concepção é inédita, tanto a nível nacional quanto internacional, pelo fato da instalação
através de uma única válvula de 1 polegada , preferencialmente e não exclusivamente, através de um “tap”
de pitometria. Outra instalação poderia ser através de registros gaveta ou válvula de esfera, desde que
adequadamente montada na linha adutora.
A proposta do trabalho contempla uma alternativa de baixo custo para a macromedição da vazão, da
produção e do consumo setorial para sistemas de abastecimento de água, urbanos ou industriais. Mas do
que a idéia de um produto é um método de hidrometria para adutoras, que se apóia principalmente na
medição por hidrômetros.
Por se tratar o hidrômetro (HD) de dispositivo com resultados confiáveis, e sendo este de amplo
conhecimento teórico e prático operacional dos engenheiros e tecnólogos das empresas de água, poderá ser
ferramenta importante na definição dos índices operacionais dos sistemas.
PALAVRAS-CHAVE:
Macromedidor
por
proporcionalidade,
Macromedição Medidor por
proporcionalidade, Medidor tipo haste de inserção, Redução e controle de perdas, Histograma das vazões e
pressões, Índices operacionais.
INTRODUÇÃO
A medição e totalização de água tem sido sério obstáculo para os programas do controle operacional, e no
conhecimento dos índices operacionais de eficiência, relativamente aos volumes produzidos e não faturados
das empresas de água. Sem medição é difícil quantificar as perdas, inclusive as dos vazamentos de redes –
perdas físicas.
Os macromedidores que requerem, para suas instalações, o corte das linhas de água têm elevado custo de
implantação. Os que não requerem, com exceção dos pitômetros portáteis do tipo Cole ou Simplex, operam
sob princípios físicos que necessitam transdução eletro - acústica ou eletro – magnética. Um e outro se
apóiam em tecnologia de instrumentação, nem sempre disponível nos quadros de mão-de-obra das
empresas de água. Além disto os macromedidores com tecnologia acústica ou eletro - acústica, pela
envergadura tecnológica, sob as quais operam, pode criar direta dependência das empresas usuárias dos
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produtos aos fabricantes ou fornecedores, com significativo custo operacional e de manutenção, após as
instalações.
A medição com tubos de Pitot, melhor indicado para aplicações em medições temporárias, estão
ajudando aos engenheiros da operação dos sistemas, mas ainda aqui os dados de produção, ou de consumo,
também requerem conhecimentos de instrumentação mecânica, elétrica ou eletrônica especializada, de
custo e tecnologia nem sempre também acessível.
De outra parte a engenharia nacional, no campo de hidrometria, vem tentando buscar soluções alternativas
de simples concepção, fácil utilização e custo compatível com a disponibilidade de recursos. Os
macromedidores proporcionais, de conhecimento quase centenário, vêm sendo aplicados em restrições
tubulares. Outros, também proporcionais, foram aplicados, sem resultado, em ligações, muitas das vezes
rústicas, utilizando hidrômetros montados em “manifolds” em derivação nas adutoras.
Nas 2 alternativas tem fundamental importância; primeiro a pitometria, para os testes de aferição da
constante de proporcionalidade; segundo o medidor responsável pela quantificação do fluxo em derivação –
um hidrômetro.
No Brasil, até bem pouco, se dispunha somente dos hidrômetros de classe metrológica A do tipo
velocimétrico. A menor vazão destes hidrômetros, com erro aceitável, é 30 l/h. Entre outros, este foi um
dos fatores que inviabilizaram os projetos da medição por proporcionalidade, usando hastes, desenvolvidos
no passado. Considerada a proporção e o erro, este valor é demais elevado para as medições nas faixas
operacionais das adutoras, a menos que o elemento primário seja uma placa de orifício, um bocal (“nozzle”)
ou um tubo Venturi.
Os hidrômetros de classe B e vazão nominal de 0.5, 0.6 e 0.75 m3/h, de recente tecnologia, medem vazões
mínimas respectivamente de 10, 12 e 15 l/h. Outros ainda, mais aprimorados em tecnologia, operam com
menor valor mínimo, medindo com precisão na faixa de 5 a 5000 l/h.
Estes medidores possibilitam a aplicação do método da proporcionalidade, empregando uma haste de
inserção, mesmo na ocorrência dos fluxos mínimos operacionais das adutoras. Ainda permitem, pelo
condicionamento hidrodinâmico do “manifold”, a instalação da haste por uma única válvula tipo “plug”.
Todos os técnicos que aplicam a pitometria conhecem, e empregam, a válvula tipo “plug” de 1 polegada de
passagem plena, mais conhecida como “tap” de pitometria. Esta válvula é instalada na tubulação com a
adutora em carga, através de uma máquina apropriada.
O projeto foi desenvolvido objetivando o aproveitamento destas válvulas e o conhecimento tecnológico
disponível.
Principais vantagens deste inovador método de medição:
a) Contínua totalização da produção ou da distribuição setorial.
b) Conhecimento da vazão operacional momentânea, desde que se disponha de um relógio ou cronômetro.
c) Medição em instrumentos – hidrômetros - cuja operação e manutenção é de perfeito conhecimento dos
técnicos das empresas de água.
d) Reduzido custo de aquisição, instalação e manutenção.
e) Compatibilidade com a aplicação de coletores de dados para a obtenção de histogramas. Esta é uma
alternativa complementar dispensável.
f) Compatibilidade com a expansão para medições remotas de curta distância ou para telemetria. Esta é
também uma opção complementar dispensável.
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CARACTERIZAÇÃO DO MACROMEDIDOR
O macromedidor de vazão e de consumo de água por proporcionalidade é constituído por:
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uma haste de inserção.
um medidor de consumo de água do tipo hidrômetro, velocimétrico ou volumétrico, com vazão nominal
de 0.5, 0.6 ou 0.75 m3/h, classe metrológica B ou C.
DESCRIÇÃO DA OPERAÇÃO DO MACROMEDIDOR
O volume medido pelo hidrômetro proporcional é coletado, nas adutoras, no centro da seção de medição.
Alternativamente, para tubulações de grande diâmetro (igual ou maior que 1000mm), poderá ser coletado
em outro ponto, localizado entre a geratriz interna lateral do tubo e o centro da seção de medição.
O medidor proporcional é instalado em uma única válvula de 1 polegada de passagem plena. A válvula
para a instalação poderá ser dos tipos: registro de gaveta, válvula de esfera ou válvula tipo “plug” - “tap”
de pitometria.
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O medidor é instalado perpendicularmente a uma seção transversal do tubo com fluxo d’água a medir.
A instalação deverá ser na geratriz lateral da adutora.
A montagem horizontal deve ser a preferencial por apresentar menor valor da constante de
proporcionalidade, e ainda também por operar e apresentar resultados válidos, mesmo na condição
de escoamentos com a presença de ar emulsionado.
A energia cinética do escoamento, no centro da seção, provoca um fluxo no “manifold” que é medido
pelo hidrômetro.
O fluxo, após medição retorna à tubulação através da caixa de gaxeta de adaptação do conjunto.
O volume totalizado no hidrômetro, em um determinado tempo, é multiplicado por um fator de
proporcionalidade, específico de cada instalação, propiciando o conhecimento do volume que passou pela
seção de medição, na adutora, no mesmo intervalo de tempo.
As vazões no hidrômetro, ou na adutora, é obtida pela divisão dos volumes, respectivamente no
hidrômetro ou na adutora, pelo tempo considerado.
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MACROMEDIDOR MONTADO NA GERATRIZ HORIZONTAL
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