Medidor de vazão é o instrumento que indica a quantidade de fluido que passa por uma tubulação em um intervalo de tempo, em volume ou em massa.
Há vários princípios de medição, e nenhum serve para todos os casos. A escolha começa pelo fluido (líquido, gás ou vapor), pela faixa de vazão e pela exatidão que o processo exige.
Para solicitar um orçamento, informe o diâmetro da tubulação e as características da aplicação. Considere se o fluido conduz eletricidade, contém partículas e se a medição será utilizada para faturamento.
Esses dados orientam a escolha da tecnologia, da faixa de medição e do modelo adequado, permitindo comparar propostas com especificações equivalentes.
O que é um medidor de vazão?
O medidor de vazão é o conjunto que mede quanto fluido escoa por unidade de tempo e transforma essa medida em uma indicação ou em um sinal.
A vazão volumétrica é expressa em metros cúbicos por segundo no Sistema Internacional e, na indústria, em m³/h ou L/min. A vazão mássica, em kg/s, kg/h ou t/h. Os conceitos e as fórmulas estão no artigo sobre vazão, fórmula e unidades de medida.
Em geral, o medidor tem duas partes. O elemento primário fica em contato com o fluido ou junto à tubulação e gera um efeito mensurável, como uma diferença de pressão, uma frequência ou uma tensão elétrica.
O elemento secundário converte esse efeito em vazão, totaliza o volume e envia um sinal ao sistema de controle. Esse sinal costuma ser de 4 a 20 mA, o mesmo padrão explicado no artigo sobre transmissor de temperatura.
Para gases e vapores, a medida em volume precisa vir acompanhada das condições de referência. O curso de instrumentação básica da Petrobras, hospedado pela UFPR, registra que é comum indicar a vazão de gases em Nm³/h.
São metros cúbicos normais por hora, referidos a 0 °C e à pressão atmosférica. Um mesmo metro cúbico de gás ocupa volumes diferentes conforme a pressão e a temperatura da linha.
Pressão diferencial: placa de orifício, tubo Venturi e bocal
Os medidores por pressão diferencial criam uma restrição na tubulação e medem a queda de pressão que ela provoca.
Segundo o material de controle de processos da UFRN, a vazão depende da raiz quadrada do diferencial de pressão, e o que o sensor mede, na prática, é esse diferencial.
Por isso, a malha pode ser completada por um transmissor de pressão diferencial, que mede a diferença de pressão gerada pela placa de orifício, um elemento simples formado por um disco com furo calibrado e instalado entre flanges.
O mesmo material da UFRN indica rangeabilidade média de 3:1 (relação entre a vazão máxima e a mínima mensuráveis) e exige trechos retos de tubulação antes e depois do elemento.
O curso da Petrobras acrescenta que a placa é o dispositivo com maior perda de carga irrecuperável, de 40% a 80% do diferencial gerado. Essa perda tem efeito sobre o consumo de energia de bombeamento.
O tubo Venturi tem entrada e saída cônicas e recupera a maior parte da pressão. Segundo a USP, ele requer menos trechos retos do que a placa.
A geometria e a instalação desses elementos são definidas pela série ABNT NBR ISO 5167. A parte 1 (2008) traz os princípios gerais, a parte 2 (2011) trata das placas de orifício e a parte 3 (2016), dos bocais e bocais Venturi.
Área variável: o rotâmetro
O rotâmetro é um tubo cônico vertical com um flutuador que sobe até a posição em que as forças se equilibram. O curso da Petrobras descreve que o fluido passa da base para o topo e que a vazão é lida pela observação direta da posição do flutuador em uma escala.
Não precisa de energia elétrica, o que o torna comum em linhas de água, ar, gases de laboratório e dosagem.
O rotâmetro tem limitações que precisam constar no pedido. Ele deve ser instalado na vertical, e a escala vale para o fluido e a densidade para os quais foi construído.
O funcionamento, as versões de vidro e metálicas e o efeito da troca de fluido estão detalhados no artigo sobre como funciona o rotâmetro.
Eletromagnético e ultrassônico: medição sem obstruir a linha
O medidor eletromagnético usa a lei de Faraday: o líquido condutor, ao passar por um campo magnético, gera uma tensão proporcional à velocidade. Segundo a UFPR, ele não tem partes móveis em contato com o fluido, e sua perda de carga equivale à de um trecho reto.
Por outro lado, só funciona com líquidos condutores de eletricidade. Água, efluentes, polpas e a maior parte das soluções aquosas atendem a esse requisito.
O medidor ultrassônico mede a vazão por ondas sonoras e existe em versões com transdutores presos à parede externa do tubo ou em contato com o fluido.
Ele mede líquidos que não conduzem eletricidade e também gases. A comparação entre os dois princípios, com os requisitos de instalação de cada um, está no artigo sobre medidor de vazão eletromagnético e ultrassônico.
Turbina, deslocamento positivo e Coriolis
No medidor tipo turbina, o fluido gira um rotor, e cada passagem de pá gera um pulso. O curso da Petrobras explica que a frequência dos pulsos é proporcional à velocidade do fluido, e a vazão é obtida pela contagem e totalização desses pulsos.
A UFPR indica faixa de medição entre 10:1 e 30:1. Para gás, a ABNT NBR ISO 9951:2002 trata das dimensões, do desempenho e da calibração das turbinas.
O medidor de deslocamento positivo mede volumes fixos. No modelo de engrenagens ovais, descrito pela UFPR, a diferença de pressão gira um par de engrenagens que aprisiona e transfere uma quantidade constante de fluido a cada volta.
É usado em óleos, combustíveis e líquidos viscosos, em que a turbina perde desempenho.
O medidor Coriolis mede diretamente a vazão mássica. Segundo o curso da Petrobras, o atraso entre os dois lados dos tubos vibrantes do instrumento é proporcional à vazão mássica.
O material de instrumentação industrial publicado no eduCAPES acrescenta que o mesmo instrumento entrega densidade, temperatura e vazão volumétrica. Por isso, é indicado quando o produto é vendido ou dosado por massa.
Qual medidor de vazão escolher?
O medidor de vazão certo é o que atende ao fluido, à faixa de vazão e à exatidão exigida com o menor custo de instalação e de operação.
A tabela a seguir resume as características descritas nas fontes acadêmicas citadas e serve como ponto de partida para a conversa com o fornecedor.
| Tipo | Princípio | Fluidos típicos | Característica a considerar |
|---|---|---|---|
| Placa de orifício | Pressão diferencial | Líquidos, gases e vapor | Rangeabilidade média de 3:1; maior perda de carga |
| Tubo Venturi | Pressão diferencial | Líquidos e gases | Recupera a pressão; exige menos trecho reto que a placa |
| Rotâmetro | Área variável | Líquidos e gases limpos | Leitura local, sem energia; instalação vertical |
| Eletromagnético | Indução (Faraday) | Líquidos condutores | Sem partes móveis e sem perda de carga adicional |
| Ultrassônico | Ondas sonoras | Líquidos e gases | Versões instaladas por fora do tubo |
| Turbina | Velocidade (pulsos) | Líquidos limpos e gases | Faixa de 10:1 a 30:1 |
| Deslocamento positivo | Volume fixo | Óleos e líquidos viscosos | Indicado para totalização |
| Coriolis | Força de Coriolis | Líquidos e gases | Mede massa e densidade diretamente |
Depois do princípio, entram as condições da linha: pressão e temperatura máximas, material em contato com o fluido, diâmetro e espaço para trechos retos.
Se houver atmosfera explosiva, entra também a classificação da área. Também entra a saída do sinal: 4 a 20 mA, pulsos, comunicação digital ou indicação local.
Quando a leitura precisa ser corrigida por pressão e temperatura, como em gás e vapor, a malha pode incluir um computador de vazão.
Calibração e medição para faturamento
Todo medidor de vazão tem um erro, e a calibração é o que o torna conhecido.
O Vocabulário Internacional de Metrologia, na edição do Inmetro, define calibração como a operação que relaciona as indicações do instrumento aos valores de padrões, com as incertezas associadas.
Certificados rastreáveis são emitidos por laboratórios da Rede Brasileira de Calibração (RBC), acreditados segundo a ABNT NBR ISO/IEC 17025.
Em petróleo e gás natural, a medição segue regulamento próprio. A Resolução Conjunta ANP/Inmetro nº 1/2013 abrange as medições fiscal, de apropriação, de transferência de custódia e operacional, segundo relatório de análise de impacto regulatório da ANP.
O mesmo documento registra que o regulamento fixa frequências de calibração e verificação rastreáveis ao Inmetro e limites de incerteza. Nesses casos, o tipo de medidor e o sistema de medição dependem de projeto e de aprovação do órgão regulador.
Fora da medição fiscal, a periodicidade de calibração é definida pelo usuário, conforme o uso do dado.
Um medidor que apura consumo entre áreas, dosa produto ou alimenta relatório ambiental tem impacto maior quando erra do que um usado só para indicação local.
O intervalo de calibração deve refletir essa diferença. Peça na cotação se o medidor sai de fábrica com certificado e em quantos pontos da faixa foi calibrado.
Leve à cotação o fluido, a faixa e o uso da medição
Antes de cotar, reúna o nome do fluido e suas propriedades: densidade, viscosidade, condutividade e presença de sólidos ou bolhas.
Acrescente a vazão mínima, normal e máxima, a pressão e a temperatura de operação, o diâmetro e o material da tubulação e o espaço disponível para trechos retos.
Informe também a saída de sinal desejada e se a medição será usada para controle, totalização ou faturamento.
Com essas informações, você pode comparar fornecedores de medidor de vazão na Soluções Industriais e pedir orçamento a vários deles ao mesmo tempo, com a mesma especificação.
A plataforma, que reúne mais de 50 mil fornecedores, também tem empresas de sensor de vazão, placa de orifício, tubo Venturi e computador de vazão.
