21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

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I-086 - MEDIDOR DE VAZÃO E DE CONSUMO DE ÁGUA PORPROPORCIONALIDADE - HASTE DE INSERÇÃO EM UM ÚNICO “TAP” DE

PITOMETRIA.

Roberto Camuri (1)

Engenheiro eletrônico – PUC RJ em 1964. Auxiliar técnico da SURSAN entre 1961 e1965 e engenheiro da CEDAG até 1972 onde, em 1966, coordenou a implantação dapitometria no contrato com a The Pitometer Associates – USA. Participou daimplantação dos serviços de pitometria em diversas empresas de água do país. Com 40anos de vida profissional, atua nos estudos para o diagnóstico de sistemas de água e nodimensionamento para fabricação e aplicações de macromedidores de vazão e de válvulasautomáticas auto-operadas. Consultor das empresas Águas de Niterói, Águas doImperador, Águas de Juturnaíba e Águas do Paraíba e ex-consultor da Citágua e do Serviço Autônomo deÁgua 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: pitometria@infolink.com.br

RESUMO

O trabalho visa a apresentação e divulgação de um macromedidor, e de uma técnica de medição, empregandouma haste de inserção com medição da vazão dos volumes produzidos, distribuídos e consumidos, do tipoproporcional. A concepção é inédita, tanto a nível nacional quanto internacional, pelo fato da instalaçãoatravés 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 queadequadamente montada na linha adutora.A proposta do trabalho contempla uma alternativa de baixo custo para a macromedição da vazão, daprodução e do consumo setorial para sistemas de abastecimento de água, urbanos ou industriais. Mas doque a idéia de um produto é um método de hidrometria para adutoras, que se apóia principalmente namedição por hidrômetros.Por se tratar o hidrômetro (HD) de dispositivo com resultados confiáveis, e sendo este de amploconhecimento teórico e prático operacional dos engenheiros e tecnólogos das empresas de água, poderá serferramenta importante na definição dos índices operacionais dos sistemas.

PALAVRAS-CHAVE: Macromedidor por proporcionalidade, Macromedição Medidor porproporcionalidade, Medidor tipo haste de inserção, Redução e controle de perdas, Histograma das vazões epressões, Índices operacionais.

INTRODUÇÃO

A medição e totalização de água tem sido sério obstáculo para os programas do controle operacional, e noconhecimento dos índices operacionais de eficiência, relativamente aos volumes produzidos e não faturadosdas 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 deimplantação. Os que não requerem, com exceção dos pitômetros portáteis do tipo Cole ou Simplex, operamsob princípios físicos que necessitam transdução eletro - acústica ou eletro – magnética. Um e outro seapóiam em tecnologia de instrumentação, nem sempre disponível nos quadros de mão-de-obra dasempresas de água. Além disto os macromedidores com tecnologia acústica ou eletro - acústica, pelaenvergadura 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 asinstalações.

A medição com tubos de Pitot, melhor indicado para aplicações em medições temporárias, estãoajudando 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, decusto e tecnologia nem sempre também acessível.

De outra parte a engenharia nacional, no campo de hidrometria, vem tentando buscar soluções alternativasde simples concepção, fácil utilização e custo compatível com a disponibilidade de recursos. Osmacromedidores proporcionais, de conhecimento quase centenário, vêm sendo aplicados em restriçõestubulares. Outros, também proporcionais, foram aplicados, sem resultado, em ligações, muitas das vezesrústicas, utilizando hidrômetros montados em “manifolds” em derivação nas adutoras.

Nas 2 alternativas tem fundamental importância; primeiro a pitometria, para os testes de aferição daconstante 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 tipovelocimétrico. A menor vazão destes hidrômetros, com erro aceitável, é 30 l/h. Entre outros, este foi umdos fatores que inviabilizaram os projetos da medição por proporcionalidade, usando hastes, desenvolvidosno passado. Considerada a proporção e o erro, este valor é demais elevado para as medições nas faixasoperacionais 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 vazõesmínimas respectivamente de 10, 12 e 15 l/h. Outros ainda, mais aprimorados em tecnologia, operam commenor 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 deinserção, mesmo na ocorrência dos fluxos mínimos operacionais das adutoras. Ainda permitem, pelocondicionamento 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 depassagem plena, mais conhecida como “tap” de pitometria. Esta válvula é instalada na tubulação com aadutora em carga, através de uma máquina apropriada.

O projeto foi desenvolvido objetivando o aproveitamento destas válvulas e o conhecimento tecnológicodisponível.

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 dostécnicos 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 umaalternativa complementar dispensável.f) Compatibilidade com a expansão para medições remotas de curta distância ou para telemetria. Esta étambém 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:

• 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 coletadoem 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 válvulapara a instalação poderá ser dos tipos: registro de gaveta, válvula de esfera ou válvula tipo “plug” - “tap”de pitometria.

• 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 deproporcionalidade, e ainda também por operar e apresentar resultados válidos, mesmo na condiçãode escoamentos com a presença de ar emulsionado.

• A energia cinética do escoamento, no centro da seção, provoca um fluxo no “manifold” que é medidopelo 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 pelaseção de medição, na adutora, no mesmo intervalo de tempo.

• As vazões no hidrômetro, ou na adutora, é obtida pela divisão dos volumes, respectivamente nohidrômetro ou na adutora, pelo tempo considerado.

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MACROMEDIDOR MONTADO NA GERATRIZ HORIZONTAL