Mecânica dos fluidos/Medidores em canais abertos

Medidores em canais abertos

Calha Parshall em uma estação de tratamento de água.

Elemento primário

Esses medidores só são apropriados para medida de vazão de líquidos em um canal aberto. Fundamentam-se na equação de Bernoulli, mas a pressão neste caso é constante e o que varia é a altura da superfície livre, ou seja, a variável secundária é um nível. No medidor de vertedouro, uma placa vertical é inserida no fluxo, de modo a forçar uma variação do nível no ponto. A placa pode ter formas variadas, bem como o perfil do canal; essas geometrias especiais têm o objetivo de simplificar a relação entre o nível e a vazão a ser calculada. No medidor de calhas, a placa é substituída por uma calha que estreita a seção e/ou diminui a profundidade do canal e, portanto, acelera o fluxo, provocando a elevação do nível. As calhas podem ter formatos diversos, sendo muito usadas a calha Parshall e a calha de Palmer-Bowlus. As relações entre o nível e a vazão são tabeladas em normas específicas.

Os medidores em canais abertos são baratos mas apresentam precisão pobre (pior que 5% do fundo de escala), por isso são usados primariamente em estações de tratamento de água e de efluentes. Os medidores de vertedouro possuem a desvantagem adicional de inserir perda de carga no circuito e de represar detritos presentes no fluido.

Elemento secundário

A medição de nível pode ser feita de diversas maneiras. Com os medidores de vertedouro, podem ser empregados medidores de nível (por bóia, capacitivo, resistivo, por pressão diferencial, ultrassônico, etc.), ou através da construção de um poço lateral, comunicando-se com o canal através de pequenos orifícios. O princípio dos vazos comunicantes garante que o nível no poço e no canal será o mesmo. Com os medidores de calha, podem ser empregados medidores de nível capacitivo, resistivo, por pressão diferencial e ultrassônico.

Transmissor de vazão

O transmissor neste caso deverá converter o valor do nível medido em vazão, o que envolve a aplicação da equação de Bernoulli e a integração ao longo do tempo.