Manual de Macromedição

CAGEPA CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos Esgo tos da Paraíba Para íba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

Manual de Macromedição

Setembro de 2009

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Índice Índice........... Índice ...................... ...................... ....................... ....................... ...................... ...................... ....................... ....................... ....................2 .........2 Macromediç Macromedição ão ..................... ................................. ....................... ...................... ...................... ....................... ....................... ..................3 .......3 Metrologia................... Metrologia.............................. ...................... ....................... ....................... ...................... ....................... ....................... ................4 .....4 Introdução Introdução........... ...................... ....................... ....................... ...................... ...................... ....................... ....................... ....................4 .........4 Erros de medida..........................................................................................4 Calibração................... Calibração.............................. ...................... ...................... ....................... ....................... ...................... ....................... .............4 .4 Exatidão Exatidão ...................... ................................. ...................... ...................... ....................... ....................... ...................... ....................... .............4 .4 Faixa de medição ou range.........................................................................4 Medidores de Vazão.......................................................................................5 Estação Estação Pitométrica Pitométrica ...................... .................................. ....................... ...................... ....................... ....................... ................5 .....5 Instalação das estações pitométricas......................................................6 Ensaios Ensaios Pitométricos Pitométricos ....................... .................................. ...................... ...................... ....................... ....................... ..................7 .......7 Pitot Cole ...................... ................................. ...................... ...................... ....................... ....................... ...................... ......................7 ...........7 Definição do diâmetro real.......................................................................7 Determinação do fator de velocidade – FV..............................................8 Instalação Instalação do tubo Pitot Pitot ....................... .................................. ...................... ....................... ....................... ..................9 .......9 Cálculo Cálculo do FV............ FV ....................... ...................... ...................... ....................... ....................... ...................... ....................12 .........12 Fator de correção do diâmetro - Cd ...................... ................................. ...................... ......................13 ...........13 Fator de correção da penetração do TAP - Cproj ...................... ................................. ..............14 ...14 Correção da área da seção - Sc ....................... .................................. ....................... ....................... ..............14 ...14 Constante Pitométrica - Kep ...................... .................................. ....................... ...................... ......................15 ...........15 Determinação da velocidade central - Vcentral....................... .................................. ..................15 .......15 Correção da densidade do líquido manométrico - Cdens ........................16 Determinação da vazão instantânea .......................... ............. ......................... ......................... ...............16 ..16 Medidor diferencial de pressão – Maleta Lamon...................................17 Tabelas de velocidade...........................................................................18 Toxidade dos Líquidos Manométricos...................................................30 Quadrina Quadrina – Mini-Probe Mini-Probeflo flo ...................... ................................. ....................... ....................... ...................... ..................33 .......33 Descrição...............................................................................................33 Instalação Instalação ..................... ................................. ....................... ...................... ...................... ....................... ....................... ................33 .....33 Determinação do Fator de Bloqueio – Fb..............................................33 Determinaçã Determinaçãoo da curva curva de velocidad velocidadee ...................... .................................. ....................... ................35 .....35 Procedimento de medição.....................................................................36 Deslocamento em relação ao centro.....................................................36 Cálculo do bloqueio na posição central e de sua variação....................36 Cálculo do fator de bloqueio..................................................................38 Correção das velocidades medidas.......................................................38 Cálculo do Fator de Velocidade.............................................................39 Cálculo Cálculo da vazão vazão ...................... ................................. ...................... ....................... ....................... ...................... ................39 .....39 Glossário Glossário ...................... ................................. ...................... ....................... ....................... ...................... ....................... ....................... ............40 .40 CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

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Índice Índice........... Índice ...................... ...................... ....................... ....................... ...................... ...................... ....................... ....................... ....................2 .........2 Macromediç Macromedição ão ..................... ................................. ....................... ...................... ...................... ....................... ....................... ..................3 .......3 Metrologia................... Metrologia.............................. ...................... ....................... ....................... ...................... ....................... ....................... ................4 .....4 Introdução Introdução........... ...................... ....................... ....................... ...................... ...................... ....................... ....................... ....................4 .........4 Erros de medida..........................................................................................4 Calibração................... Calibração.............................. ...................... ...................... ....................... ....................... ...................... ....................... .............4 .4 Exatidão Exatidão ...................... ................................. ...................... ...................... ....................... ....................... ...................... ....................... .............4 .4 Faixa de medição ou range.........................................................................4 Medidores de Vazão.......................................................................................5 Estação Estação Pitométrica Pitométrica ...................... .................................. ....................... ...................... ....................... ....................... ................5 .....5 Instalação das estações pitométricas......................................................6 Ensaios Ensaios Pitométricos Pitométricos ....................... .................................. ...................... ...................... ....................... ....................... ..................7 .......7 Pitot Cole ...................... ................................. ...................... ...................... ....................... ....................... ...................... ......................7 ...........7 Definição do diâmetro real.......................................................................7 Determinação do fator de velocidade – FV..............................................8 Instalação Instalação do tubo Pitot Pitot ....................... .................................. ...................... ....................... ....................... ..................9 .......9 Cálculo Cálculo do FV............ FV ....................... ...................... ...................... ....................... ....................... ...................... ....................12 .........12 Fator de correção do diâmetro - Cd ...................... ................................. ...................... ......................13 ...........13 Fator de correção da penetração do TAP - Cproj ...................... ................................. ..............14 ...14 Correção da área da seção - Sc ....................... .................................. ....................... ....................... ..............14 ...14 Constante Pitométrica - Kep ...................... .................................. ....................... ...................... ......................15 ...........15 Determinação da velocidade central - Vcentral....................... .................................. ..................15 .......15 Correção da densidade do líquido manométrico - Cdens ........................16 Determinação da vazão instantânea .......................... ............. ......................... ......................... ...............16 ..16 Medidor diferencial de pressão – Maleta Lamon...................................17 Tabelas de velocidade...........................................................................18 Toxidade dos Líquidos Manométricos...................................................30 Quadrina Quadrina – Mini-Probe Mini-Probeflo flo ...................... ................................. ....................... ....................... ...................... ..................33 .......33 Descrição...............................................................................................33 Instalação Instalação ..................... ................................. ....................... ...................... ...................... ....................... ....................... ................33 .....33 Determinação do Fator de Bloqueio – Fb..............................................33 Determinaçã Determinaçãoo da curva curva de velocidad velocidadee ...................... .................................. ....................... ................35 .....35 Procedimento de medição.....................................................................36 Deslocamento em relação ao centro.....................................................36 Cálculo do bloqueio na posição central e de sua variação....................36 Cálculo do fator de bloqueio..................................................................38 Correção das velocidades medidas.......................................................38 Cálculo do Fator de Velocidade.............................................................39 Cálculo Cálculo da vazão vazão ...................... ................................. ...................... ....................... ....................... ...................... ................39 .....39 Glossário Glossário ...................... ................................. ...................... ....................... ....................... ...................... ....................... ....................... ............40 .40 CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

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Macromedição A Macromedição constitui um instrumento indispensável para a realização das atividades de: 1. Avaliação das reais necessidades necessidades de funcionamento das unidades operacionais; operacionais; 2. Medição e definição de vazões e volumes a serem disponibilizados por setores; setores; 3. Determinação da pressão e vazão nos pontos pontos críticos do sistema e dos níveis de reservatórios para obtenção do equilíbrio no abastecimento; 4. Estudo do tempo de saturação dos dos sistemas; sistemas; 5. Determinação dos volumes de perdas; perdas; 6. Determinação do consumo real por habitante (Consumo per capita ); ); 7. Determinação dos volumes faturáveis e não faturáveis; faturáveis; 8. Planejamento e implantação de suas atividades; 9. Desenvolvimento de de programas de redução de custos.

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Metrologia Introdução Antes de iniciar a descrição dos equipamentos é necessário o entendimento de alguns conceitos relacionados ao desempenho destes em relação à medição que irão efetuar e a confiabilidade destas medições. Erros de medida Diferença entre a medição efetuada pelo equipamento e a medida real da grandeza. Podem ser: - Erro absoluto: Valor medido menos o valor real (Ex.: Qmedido = 34,6l/s; Qreal = 32,0l/s; Erro absoluto = 34,6 – 32,0 = 2,6l/s); 2, 6l/s); - Erro relativo: resultado da divisão do erro absoluto pelo valor real (Ex.: Erro relativo = 2,6 / 32,0 = 0,0813  8,13%) Calibração Aferição é o conjunto de operações que estabelece, sob condições Ou Aferição específicas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição, considerado como referência, e o instrumento a ser calibrado. Exatidão A possibilidade de erro esperado na medição da grandeza. Pode ser: - Erro máximo admissível de fundo de escala (f.e.): O erro relativo ao valor máximo que o equipamento pode medir. Ex.: Medidor de vazão com capacidade variando de 0 a 400l/s de erro mais ou menos 2% do fundo de escala (± 2% f.e.)  400l/s × 2/100 = 8l/s. Então, qualquer leitura dentro da faixa de medição poderá ter o seu valor acrescido ou diminuído de 8l/s (Qreal = 256l/s  248l/s ≤ Qmedido ≤ 264l/s). - Erro máximo admissível ao valor instantâneo (v.i.): Erro relativo ao valor que o equipamento está medidndo. Ex.: Medidor de vazão com capacidade variando de 0 a 400l/s de erro mais ou menos 2% ao valor medido (± 2% v.i.)  400l/s × 2/100 = 8l/s. Só que este erro, de ± 8l/s só ocorrerá quando o medidor estiver medindo uma vazão real de 400l/s, para outros valores o erro será de 2% da medida (Q real = 256l/s  250,9l/s ≤ Qmedido ≤ 261,1l/s). Desta forma, deve-se dar preferência aos medidores cujos erros sejam em relação ao valor instantâneo, pois são mais m ais precisos. Faixa de medição ou range Pode ser chamado de rangeabilidade. Limites mínimos e máximos de medição que o equipamento é capaz de medir. Ex.: Medidor de pressão com rangeabilidade de 10:1 e valor máximo de 300mca e erro máximo admissível de 1% f.e., significa que este erro de 2% só será garantido dentro da faixa de 30mca (10:1  300/10) até 300mca. Fora desta faixa de valores o fabricante não garante o erro de ±1% (±3mca), podendo ocorrer um erro maior.


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Medidores de Vazão São dispositivos instalados numa tubulação que possibilitam a medição do volume de água que atravessa uma determinada seção (área), num intervalo de tempo. Nenhum equipamento determina diretamente a vazão. Este valor é obtido através das relações existentes entre: Velocidade × Área ou Volume / Tempo Assim, se o equipamento se basear na medição da velocidade (uma vez que a área é constante para uma determinada seção), e esta medição for realizada em um local onde ocorra turbulência, o seu resultado não será confiável em relação à exatidão do equipamento. O mesmo pode ocorrer na determinação do volume. Os medidores possuem dois elementos distintos: - Elemento primário: dispositivo que mede diretamente a grandeza física e pode ou não está em contato com o fluído; - Elemento secundário: converte a grandeza física do elemento primário em informação adequada. Os medidores estão agrupados nas seguintes categorias: - Velocimétricos: a velocidade é medida através de turbinas enquanto essa medição é contabilizada através de engrenagens no elemento secundário sendo expressa em volume. Ex.: Medidores Woltmanns, de turbinas e microturbinas; - Deprimogênios: a vazão é medida em termos de diferença de pressão. Este diferencial é transformado em velocidade através da equação de Bernoulli no elemento secundário. Ex.: Tubos Pitot, Venturi e placas de orifício; - Medidores eletrônicos: a velocidade é medida e convertida em impulsos elétricos. Ex.: Medidores eletromagnéticos, ultra-sônicos, vórtice; - Volumétricos: o volume de água é medido através de uma câmara. A vazão é o resultado do número de vezes que esta câmara é preenchida dividida pelo tempo. - Canal aberto: a vazão é relacionada com a perda de energia no ressalto hidráulico, expressa em altura de lâmina d’água. Ex.: Calha Parshall e vertedores. Cada tipo de medidor possui peculiaridades quanto a sua instalação. Nas especificações de cada equipamento constam as distâncias mínimas e a posição de instalação do equipamento para que a medição possa ser efetuada com exatidão. De maneira geral deve-se manter uma distância mínima de 20 × DN (diâmetro nominal) a montante e 10 × DN a jusante do ponto de instalação do macromedidor para qualquer mudança de direção, peça ou conexão instalada na tubulação. Estação Pitométrica

Estação pitométrica é o ponto da tubulação utilizado para medições de pitometria. É constituído por um TAP – registro de derivação. O TAP é um registro de esfera fabricado com dimensões padronizadas. Pode ser instalado com a tubulação em carga utilizando-se um equipamento apropriado (máquina Muller).


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TAP 1” – Padrão ABNT Rosca superior: bsp paralela Ø1 ¼” (11fpp) Rosca inferior: bspt cônica 1” (11 fpp) Fabricado em bronze

Instalação das estações pitométricas Para que as medições em estações pitométricas sejam confiáveis, é necessário observar alguns cuidados: 1. Diâmetro da tubulação ≥ 100mm; 2. Velocidade da água ≥ 0,32m/s; 3. Pressão ≥ 3mca e ≤ 200mca (critério de segurança); 4. Deve-se evitar a presença de ar na tubulação (pontos altos); 5. Distância de 20×DN a montante e 10 ×DN a jusante do ponto de instalação de qualquer interferência como mudanças de direção e/ou conexões; 6. Evitar locais de tráfegos de automóveis e pedestres. Quanto ao tipo de material da tubulação deverão ser observados, ainda, os seguintes cuidados: 1. PVC: o TAP poderá ser instalado diretamente na parede do tubo se a pressão for de até 15mca. Acima de 15mca deverá ser instalado em um colar de tomada. 2. Cimento amianto: o TAP só poderá ser instalado em colar de tomada; 3. Ferro fundido: não há cuidado especial quanto à instalação; 4. Aço: deverá ser soldada uma chapa em aço de 20mm×20mm×5mm no local de instalação para se garantir o número mínimo de fios de rosca necessários para instalar o TAP.


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Ensaios Pitométricos Pitot Cole

Definição do diâmetro real A definição do diâmetro real e da penetração do TAP na tubulação é determinada através do instrumento galgador ou calibre . Até mesmo uma tubulação nova pode apresentar diâmetro diferente do nominal e nas tubulações mais antigas poderão ocorrer incrustações que diminuem o diâmetro interno. Desta forma, é necessário então a determinação do diâmetro interno real da tubulação e também da projeção do TAP neste ponto que diminui a seção (área) de escoamento. O galgador se assemelha ao tubo Pitot em aparência e procedimento de instalação. A diferença esta na extremidade do galgador que possui um gancho de calibração com 20mm de altura. O procedimento é o seguinte: • Rosquear o galgador no tap; • SEGURE o galgador com uma das mãos e abra o TAP com a outra; • Inserir o galgador até sentir que o gancho tocou o fundo da tubulação; • Suspender galgador até sentir que o gancho tocou a parte de cima da tubulação (Figura 1); • Medir a altura que o marcador se deslocou e somar a altura do gancho (20mm).

girar gancho

232mm

travar marcador galgador

TAP

1.

2.

20mm

Figura 1 – Instalação do galgador CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

3.

8 Para medir a projeção do tap dentro da tubulação o procedimento é o

seguinte: • Desça o galgador para poder girar o gancho; • Gire o gancho em 90°; • Suspenda o galgador até sentir que este tocou o tap; • A diferença de altura é a projeção do tap na tubulação (Figura 2).

224mm

Temos que: Tubulação de PVC DeFoFo DN250 Øexterno = 274mm Øinterno = 232 + 20 = 252mm Proj. TAP = 232 – 224 = 8mm

4.

IMPORTANTE Na instalação do galgador no TAP, é imprescindível que se segure o equipamento com uma das mãos para que ele não seja expulso da tubulação devido a pressão interna desta.

8mm

Figura 2 – Medida da penetração do TAP

Determinação do fator de velocidade – FV As medições de vazão instantânea, realizadas com o tubo de Pitot, são executadas no meio da seção transversal da tubulação através da medição da velocidade neste ponto. Para este valor ser representativo da velocidade em toda a área da seção deve-se determinar o fator de velocidade. A velocidade não é constante em toda a seção do tubo. Considerando-se um tubo sem incrustações, num trecho retilíneo de comprimento, no mínimo, de 30 ×DN, a curva de velocidade pode assumir a seguinte forma:

Figura 3 – Curva de velocidade CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

9 O fator de velocidade é um número característico do ponto de medição que multiplicado pela velocidade medida no ponto central resulta em um valor de velocidade médio para toda a seção transversal da tubulação. Para ser determinado é preciso realizar medições em vários pontos da seção.

Instalação do tubo Pitot • • • •

• • •

•

Rosquear a base do tubo Pitot no TAP; Selecione o tubo U com o líquido manométrico adequado1 para a leitura da deflexão; Acople os mangotes de ¼” às pontas dos tubos de transmissão do Pitot; Conecte os mangotes de ¼” nas extremidades do tubo U, sem entortá-las, na direção reta e vagarosamente, na parte de cima do equipamento e aperte as braçadeiras manuais segurando-as contra o sentido de aperto do parafuso. Todo esse cuidado é devido à fragilidade do tubo U de vidro; Aperte as braçadeiras manuais no tubo U; Aperte todos os estranguladores dos mangotes; Abra o TAP e insira o tubo Pitot na tubulação, com os tips na posição fechada, até tocar o fundo da tubulação. Para abrir o TAP, SEGURE o tubo Pitot com uma das mãos e abra o TAP com a outra; Levanto o tubo Pitot um pouco, destrave os tips (parte superior do tubo Pitot) e abra-os; extrair ar

água

Tubo Pitot

Tubo U

deflexão

TAP líquido manométrico

sentido do fluxo

Tips posição fechada

Tips posição aberta

Figura 4 – Instalação do Tubo Pitot 1

Líquido manométrico: líquido com densidade maior do que a da água para determinação da deflexão causada pela diferença de pressão. O líquido selecionado deverá ser tal que proporcione um diferencial de pressão de 6 a 25cm. Ver tabela. CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

10 Posicione o tubo Pitot na posição central; • Abra, bem devagar, os estranguladores da saída do tubo Pitot, deixando os estranguladores de extração de ar FECHADOS; • Extraia totalmente o ar contido nos mangotes e tubo U regulando, VAGAROSAMENTE, os estranguladores de extração de ar; • Insira o tubo Pitot até tocar no fundo da tubulação a fim de marcar o ponto zero de medição. Até o travamento do Pitot, nas posições de medição, SEMPRE mantenha uma das mãos segurando o tubo para que este não seja expulso devido à pressão interna da tubulação; • Com o ar extraído, feche somente os estranguladores de extração de ar e inicie as medições; • Posicione o tubo Pitot de forma que o alinhamento do tubo Pitot fique paralelo à tubulação medida; • Insira o tubo Pitot até o fundo da tubulação e trave o marcador na posição inicial de referência. Realize a leitura da deflexão no tubo U; • Repita o procedimento de posicionamento do tubo Pitot para todas as 11 posições (para cada divisão de 1/10 do diâmetro e no ponto central) a fim de se determinar a curva de velocidade. A localização das posições exatas em campo é muito difícil. Assim, poderão ser feitos ajustes para posicionamento destes pontos; • Uma vez definida a curva de velocidade, posicione o tubo Pitot no ponto central e realize um mínimo de 20 leituras da deflexão. •

deflexão 8mm

244mm

sentido do fluxo 24mm

Figura 5 – Posições de medição ajustadas (24mm*) * A distância entre as posições de medição foi ajustada para 24mm, e não 25mm (≅252mm/10) devido à penetração de 8mm do TAP que resultou num espaço de 244mm para realização das 11 medições.


11 Cada deflexão medida equivale a uma diferença de pressão. Cada diferença de pressão corresponde a uma velocidade que cresce à medida que esta diferença aumenta. Cada líquido manométrico possui uma densidade diferente. Assim, para uma velocidade fixa, cada líquido proporcionará uma leitura diferente. Uma leitura com mercúrio, de densidade = 13,55 g/cm 3, será bem menor do que uma leitura com tetacloroetileno, de densidade = 1,6 g/cm3. Líquidos mais densos resultam em uma leitura menor. O quadro 1 mostra os tipos de líquidos manométricos utilizados nos ensaios com o tubo Pitot. Quadro 1 – Líquidos Manométricos Líquido Manométrico

Sinônimos

Densidade

Tetracloroetileno

Percloroetileno, Percleno, Tetracloroeteno

1,60 g/cm3

Tetrabromoetano

Tetrabromoacetileno, TBE

2,96 g/cm3 13,55 g/cm3

Mercúrio

Outras densidades podem ser conseguidas diluindo-se o tetracloroetileno em benzina. O quadro 2 indica o líquido manométrico a ser usado no ensaio a partir do diâmetro da tubulação e de uma vazão estimada. Quadro 2 – Seleção do líquido manométrico δnominal

DN (mm) 100 125 150 200 250 275 300 350 375 400 450 500 550 600 650 700 750 800 900 1000 1100 1200 1250 1500 1750 2000

1,11 1,25 1,60 2,90 Qmin Qmax Qmin Qmax Qmin Qmax Qmin Qmax (l/s) (l/s) (l/s) (l/s) (l/s) (l/s) (l/s) (l/s) 2,5 7,8 3,8 11,7 5,8 18,0 10,2 31,9 3,9 12,2 5,9 18,3 9,1 28,2 16,0 49,8 5,6 17,6 8,5 26,4 13,0 40,6 23,0 71,7 10,0 31,3 15,1 46,9 23,2 72,2 40,9 127,4 15,7 48,9 23,5 73,2 36,2 112,8 64,0 199,1 19,0 59,1 28,5 88,6 43,8 136,5 77,4 240,9 22,6 70,4 33,9 105,5 52,2 162,4 92,1 286,7 30,8 95,8 46,1 143,6 71,0 221,1 125,4 390,3 35,3 109,9 52,9 164,8 81,5 253,8 143,9 448,0 40,2 125,1 60,2 187,5 92,8 288,7 163,8 509,7 50,8 158,3 76,2 237,3 117,4 365,4 207,3 645,1 62,8 195,4 94,1 293,0 144,9 451,2 255,9 796,5 75,9 236,5 113,9 354,5 175,4 545,9 309,6 963,7 90,4 281,4 135,5 421,9 208,7 649,7 368,5 1146,9 106,1 330,3 159,0 495,1 244,9 762,5 432,5 1346,0 123,0 383,0 184,4 574,2 284,1 884,3 501,5 1561,1 141,2 439,7 211,7 659,2 326,1 1015,1 575,8 1792,1 160,7 500,3 240,9 750,0 371,0 1155,0 655,1 2039,0 203,4 633,2 304,9 949,2 469,6 1461,8 829,1 2580,6 251,1 781,7 376,4 1171,9 579,7 1804,6 1023,6 3185,9 303,8 945,9 455,5 1418,0 701,5 2183,6 1238,5 3854,9 361,5 1125,7 542,1 1687,5 834,8 2598,7 1473,9 4587,7 392,3 1221,4 588,2 1831,1 905,8 2819,7 1599,3 4978,0 564,9 1758,9 847,0 2636,8 1304,4 4060,4 2303,0 7168,3 768,9 2394,0 1152,8 3589,0 1775,4 5526,7 3134,7 9756,8 1004,3 3126,9 1505,7 4687,6 2318,9 7218,6 4094,3 12743,6


13,58 Qmin Qmax (l/s) (l/s) 26,0 80,9 40,6 126,4 58,5 182,0 104,0 323,6 162,5 505,6 196,6 611,8 234,0 728,1 318,5 991,1 365,6 1137,7 416,0 1294,4 526,5 1638,3 649,9 2022,6 786,4 2447,3 935,9 2912,5 1098,4 3418,1 1273,9 3964,2 1462,4 4550,8 1663,9 5177,8 2105,8 6553,1 2599,8 8090,3 3145,7 9789,2 3743,7 11650,0 4062,2 12641,1 5849,5 18203,1 7961,8 24776,5 10399,1 32361,1

12

Cálculo do FV De posse dos dados medidos, traça-se a curva de velocidade. No eixo das abcissas (“X”) serão plotados os dados das deflexões medidas e no eixo das ordenadas (“Y”) as divisões do diâmetro da tubulação. Posição (mm)

Leitura (mm)

244

103

216

114

216

192

121

192

168

126

168

144

128

144

126

128

120

96

124

96

72

117

72

48

106

48

24

96

24

0

90

0

70

80

90

100

110

120

130

140

240

Figura 6 – Curva de velocidade (Dados estimados) As técnicas de pitometria utilizam, para determinação do perfil de velocidades, o método dos centróides de áreas iguais. Neste método a seção do fluxo é dividida em 05 anéis com áreas iguais considerando-se as 05 velocidades, em cada um desses anéis, como iguais (veja a figura 7).

A1  R 1.central = 0,9487 ⋅ R A2  R 2.central = 0,8367 ⋅ R A3  R 3.central = 0,7071⋅ R A4  R 4.central = 0,5477 ⋅ R A5  R 5.central = 0,3162 ⋅ R AØ int erno = π ⋅ R 2 2

A1 = A2

=

A3

=

A4

=

A5

=

π ⋅ R

5

Figura 7 – Método dos centróides de área iguais O passo seguinte é determinar qual a deflexão que seria medida nos pontos definidos como raios centrais destes anéis a partir da interseção da curva com os valores destes raios (Ver figura 8).


13 70

80

90

100

110

120

130

140

Int. 103

240 216

109

192

115

168

121

144

127

120

128

96

121

72

110

48

101

24

95

0

91

Figura 8 – Determinação dos pontos de interseção com os raios dos centróides O fator de velocidade é calculado a parir da seguinte fórmula: FV =

FV =

∑

H

10

×

1 H CENTRAL

Para os dados estimados do exemplo, temos: 103 + 109 + 115 + 121 + 127 + 121 + 110 + 101 + 95 + 91 1 × 10 128

=

0,9228

Observações importantes: • Certificar-se de não haver ar nos instrumentos de medição; • Durante a varredura de levantamento a vazão deverá permanecer constante. Para se comprovar isto, após a última leitura voltar o instrumento para o ponto central e verificar se a leitura se iguala à leitura anterior deste ponto; • Em redes de distribuição o levantamento deverá ser feito o mais rápido possível em razão das variações de vazão contínuas; • Para a determinação da curva de velocidade deverão ser realizadas quatro varreduras, e se possível, com vazões diferentes para cada teste. A curva será desenhada a partir do valor médio entre as leituras máxima e mínima das deflexões medidas em cada ponto.

Fator de correção do diâmetro - Cd A correção do diâmetro é devido ao diâmetro real interno da tubulação (medida com o galgador) ser diferente do diâmetro nominal da tubulação (Ver figura 10). A correção é calculada pela seguinte fórmula: D  C d =   REAL DN   

2

=

(252 250)2 = 1,0161  Cd: Correção do diâmetro


14

Fator de correção da penetração do TAP - C proj A projeção do TAP dentro da tubulação diminui a seção de escoamento. Portanto é preciso corrigir o valor desta seção através deste fator (Ver figura 10). O valor deste fator pode ser retirado da tabela 1. Tabela 1 – Fatores de correção da projeção do TAP Projeção (mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Ø100 0,9965 0,9931 0,9896 0,9862 0,9867 0,9792 0,9758 0,9723 0,9688 0,9654 0,9619 0,9585 0,9550 0,9515 0,9481 0,9446 0,9411 0,9377 0,9342 0,9308

Ø150 0,9984 0,9968 0,9953 0,9937 0,9921 0,9905 0,9889 0,9874 0,9858 0,9842 0,9826 0,9810 0,9795 0,9779 0,9763 0,9747 0,9732 0,9716 0,9700 0,9684

Correção - Cproj Ø200 0,9992 0,9985 0,9977 0,9969 0,9961 0,9954 0,9946 0,9938 0,9930 0,9923 0,9915 0,9908 0,9900 0,9892 0,9885 0,9877 0,9869 0,9861 0,9854 0,9846

Ø250 0,9995 0,9989 0,9984 0,9979 0,9974 0,9968 0,9963 0,9958 0,9953 0,9947 0,9942 0,9937 0,9931 0,9926 0,9921 0,9916 0,9911 0,9905 0,9900 0,9895

Ø300 0,9996 0,9993 0,9989 0,9986 0,9982 0,9979 0,9975 0,9971 0,9968 0,9964 0,9961 0,9957 0,9954 0,9950 0,9946 0,9943 0,9939 0,9936 0,9932 0,9929

Para diâmetros acima de 300mm adotar Cproj = 1. No exemplo: Proj. TAP = 8mm e DN250  Cproj = 0,9958

Correção da área da seção - S c Esta correção é necessária devido à introdução da haste do tubo Pitot representa também uma diminuição da área da seção de escoamento (Ver figura 9). O valor da área corrigida pode ser retirado da tabela 2. Tabela 2 – Área Corrigida DN (mm) 75 100 125 150 200 250 275 300 350 375 400 450 500 550

Áreas (m²) Nominal Corrigida 0,00442 0,00442 0,00785 0,00753 0,01227 0,01251 0,01767 0,01719 0,03142 0,03067 0,04909 0,04811 0,05940 0,05879 0,07069 0,06947 0,09621 0,09475 0,11045 0,10890 0,12566 0,12396 0,15904 0,15710 0,19635 0,19418 0,23758 0,23520


DN (mm) 600 650 700 750 800 900 1000 1050 1100 1200 1250 1500 1750 2000

Áreas (m²) Nominal Corrigida 0,28274 0,28009 0,33173 0,32897 0,38485 0,38172 0,44179 0,43842 0,50265 0,49905 0,63617 0,63209 0,78540 0,78084 0,86590 0,86113 0,95033 0,94534 1,13097 1,12546 1,22729 1,22144 1,76715 1,76021 2,40528 2,39715 3,14159 3,13227

15 No exemplo: DN250  Sc = 0,04811

PVC DeFoFo DN250

TAP

252mm

Cd

Cproj Areal (Ø252mm)

Sc Areal (8mm-TAP)

Areal (tubo Pitot)

Figura 9 – Demonstração das correções para o ensaio com o tubo Pitot

Constante Pitométrica - Kep A constante pitométrica é o valor que caracteriza a estação pitométrica. Esta constante é utilizada para o cálculo da vazão. Uma vez determinada, só será necessário um novo levantamento quando da mudança das condições hidráulicas ou a cada 12 meses para atualização dos dados. A fórmula para o cálculo do Kep é a seguinte: K ep = FV ⋅ C d ⋅ C proj ⋅ S c

No exemplo: K ep = 0,9228 ⋅ 1,0161 ⋅ 0,9958 ⋅ 0,04811 = 0,04492

Determinação da velocidade central - V central Uma vez determinada a constante pitométrica K ep da estação, a medição da vazão instantânea neste ponto só dependerá das leituras de deflexão no ponto central da tubulação e da correção da densidade. O procedimento para medição da vazão instantânea é o seguinte: • Instale o tubo Pitot conforme o procedimento descrito anteriormente para determinação da curva de velocidade; • Posicione os tips no ponto central da tubulação, alinhados à tubulação; • Realize 10 leituras, sendo 01 leitura a cada 15 segundos; • Gire em 180°(meia volta) o tubo Pitot e realize m ais 10 leituras, também com 01 leitura a cada 15 segundos; Para cada leitura determine a velocidade (em m/s) do escoamento a partir da tabela 3. A média destes valores é a velocidade central do escoamento (Vcentral). CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

16 O valor da velocidade para cada deflexão poderá ser calculado a partir da

fórmula: V = (0,8762 − 0,0274 ⋅ LogVT ) ⋅ VT VT = 2gh ⋅ (δ − 1) Onde: VT: Velocidade teórica δ: densidade do líquido manométrico

Correção da densidade do líquido manométrico - C dens Grandes variações de temperatura e a presença de impurezas podem alterar a densidade do líquido manométrico, portanto é necessária a correção de sua densidade. Este ensaio pode ser facilmente executado em campo. O procedimento é o seguinte: • Desacople os mangotes de ¼” do tubo U; • Emborque o tubo U de maneira que caia um pouco da água de um dos lados do tubo a fim de obter um diferencial de altura nos meniscos d’água e líquido manométrico (Ver figura 10) • Anote a diferença entre as leituras de água e do líquido manométrico; • Repita este procedimento mais 04 vezes; • A densidade real é calculada a partir da seguinte fórmula: d real = 1 + a ; onde “a” l e “l” são, respectivamente, as diferenças entre as leituras dos meniscos de água e do líquido manométrico; • A dreal será a média dos resultados das 05 leituras.

a

Tubo U l

fórmula:

Figura 10 – Correção da densidade do líquido manométrico A correção da densidade do líquido manométrico é calculada com a seguinte C dens

=

δ real − 1 δ no min al − 1

Determinação da vazão instantânea Para determinar a vazão instantânea do fluxo utilize a seguinte fórmula: CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

17 Q = V central ⋅ K ep ⋅ C dens ; onde:

Q: vazão instantânea (em m3 /s); Kep: constante pitométrica; Cdens: correção da densidade do líquido manométrico.

Medidor diferencial de pressão – Maleta Lamon Dispondo-se de um medidor diferencial de pressão ou uma Maleta Lamon, não será necessária a utilização de líquidos manométricos. O medidor diferencial já mostrará o valor da pressão diferencial medida nos tips do tubo Pitot. A maleta Lamon possui um medidor diferencial interno cujo valor medido é exibido em uma tela; dispõe também de um data logger (registrador de dados) que armazena as leituras segundo parâmetros programados. Neste caso, a utilização de qualquer destes equipamentos para a determinação da curva de velocidade ou da vazão instantânea deverá seguir os mesmos procedimentos do ensaio com o tubo Pitot, sendo quê, na tabela 3, a coluna que deverá ser consultada para determinação da velocidade será a de densidade nominal do líquido manométrico igual a 1,00.


18

Tabelas de velocidade Tabela 3 – Velocidade* em função da deflexão e densidade do líquido manométrico Deflexão (mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

Densidade nominal do líquido manométrico 1,00 1,11 1,25 1,60 2,90 13,58 0,042 0,064 0,098 0,173 0,439 0,176 0,060 0,090 0,138 0,244 0,618 0,216 0,073 0,109 0,169 0,298 0,755 0,248 0,084 0,126 0,194 0,343 0,870 0,277 0,094 0,141 0,217 0,383 0,972 0,306 0,103 0,154 0,237 0,419 1,064 0,328 0,111 0,166 0,256 0,451 1,147 0,353 0,118 0,177 0,273 0,482 1,234 0,373 0,125 0,188 0,289 0,511 1,299 0,393 0,132 0,198 0,305 0,538 1,369 0,412 0,138 0,207 0,320 0,564 1,433 0,429 0,145 0,217 0,334 0,589 1,496 0,447 0,150 0,225 0,347 0,613 1,557 0,463 0,156 0,234 0,360 0,635 1,615 0,479 0,161 0,242 0,372 0,658 1,671 0,494 0,167 0,250 0,385 0,679 1,725 0,510 0,172 0,258 0,396 0,700 1,777 0,525 0,176 0,265 0,407 0,720 1,827 0,539 0,181 0,272 0,419 0,739 1,877 0,553 0,186 0,279 0,429 0,758 1,927 0,566 0,191 0,286 0,440 0,777 1,972 0,579 0,196 0,292 0,450 0,794 2,018 0,592 0,199 0,299 0,460 0,812 2,063 0,604 0,204 0,305 0,469 0,830 2,106 0,616 0,207 0,311 0,479 0,846 2,150 0,628 0,212 0,317 0,488 0,862 2,191 0,640 0,216 0,324 0,498 0,878 2,232 0,653 0,220 0,330 0,507 0,894 2,272 0,664 0,224 0,336 0,516 0,910 2,312 0,675 0,227 0,341 0,524 0,926 2,352 0,686 0,231 0,346 0,533 0,941 2,390 0,697 0,235 0,351 0,541 0,956 2,427 0,707 0,239 0,357 0,550 0,971 2,464 0,718 0,242 0,362 0,558 0,985 2,500 0,727 0,245 0,367 0,566 0,999 2,536 0,738 0,248 0,372 0,574 1,013 2,572 0,747 0,252 0,378 0,582 1,027 2,607 0,758 0,255 0,383 0,589 1,040 2,642 0,768 0,259 0,388 0,597 1,054 2,676 0,778 0,262 0,392 0,604 1,067 2,710 0,787 0,265 0,397 0,612 1,080 2,743 0,797 0,268 0,402 0,619 1,093 2,775 0,806 0,271 0,407 0,627 1,106 2,808 0,815 0,274 0,411 0,634 1,118 2,840 0,824 0,277 0,416 0,641 1,131 2,872 0,833 0,280 0,420 0,648 1,143 2,903 0,842 0,284 0,425 0,655 1,155 2,934 0,850 0,287 0,429 0,661 1,167 2,964 0,859 0,290 0,434 0,668 1,179 2,994 0,869 0,292 0,438 0,674 1,191 3,024

*Valores de velocidade em (m/s) CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

19 Tabela 3 – Velocidade* em função da deflexão e densidade do líquido manométrico (continuação) Deflexão (mm) 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

Densidade nominal do líquido manométrico 1,00 1,11 1,25 1,60 2,90 13,58 0,877 0,295 0,442 0,681 1,203 3,054 0,885 0,298 0,446 0,688 1,215 3,083 0,894 0,301 0,451 0,694 1,227 3,112 0,901 0,303 0,455 0,700 1,238 3,141 0,910 0,306 0,459 0,707 1,249 3,172 0,918 0,309 0,463 0,713 1,260 3,202 0,926 0,312 0,467 0,720 1,271 3,228 0,933 0,314 0,471 0,726 1,281 3,254 0,941 0,317 0,475 0,732 1,292 3,282 0,949 0,320 0,479 0,738 1,303 3,309 0,958 0,323 0,483 0,744 1,314 3,336 0,965 0,325 0,487 0,750 1,324 3,363 0,973 0,328 0,491 0,756 1,335 3,390 0,980 0,330 0,494 0,762 1,345 3,416 0,988 0,333 0,498 0,768 1,355 3,442 0,996 0,335 0,502 0,773 1,365 3,468 1,002 0,338 0,506 0,779 1,376 3,494 1,010 0,340 0,509 0,785 1,386 3,519 1,017 0,343 0,513 0,791 1,396 3,545 1,025 0,345 0,517 0,797 1,406 3,570 1,032 0,348 0,521 0,802 1,416 3,595 1,039 0,350 0,524 0,807 1,425 3,620 1,046 0,353 0,528 0,813 1,435 3,645 1,053 0,355 0,531 0,818 1,444 3,669 1,060 0,357 0,535 0,824 1,454 3,695 1,067 0,359 0,538 0,830 1,464 3,720 1,074 0,362 0,542 0,835 1,474 3,743 1,081 0,364 0,545 0,840 1,483 3,766 1,088 0,366 0,549 0,845 1,493 3,790 1,095 0,368 0,552 0,850 1,502 3,813 1,101 0,371 0,556 0,856 1,511 3,837 1,108 0,373 0,559 0,861 1,520 3,860 1,115 0,376 0,563 0,866 1,529 3,883 1,121 0,378 0,566 0,871 1,538 3,906 1,128 0,380 0,569 0,876 1,547 3,929 1,134 0,382 0,572 0,881 1,556 3,951 1,140 0,384 0,576 0,887 1,565 3,974 1,147 0,386 0,579 0,892 1,574 3,997 1,153 0,389 0,582 0,897 1,583 4,019 1,160 0,391 0,585 0,901 1,591 4,041 1,166 0,393 0,589 0,907 1,600 4,063 1,172 0,395 0,592 0,912 1,609 4,085 1,179 0,397 0,595 0,917 1,618 4,107 1,185 0,398 0,598 0,921 1,626 4,129 1,191 0,401 0,601 0,926 1,634 4,151 1,197 0,403 0,604 0,931 1,642 4,172 1,203 0,405 0,607 0,936 1,651 4,194 1,209 0,407 0,610 0,940 1,659 4,215 1,215 0,410 0,613 0,945 1,668 4,236 1,221 0,412 0,616 0,950 1,676 4,256
































30

Toxidade dos Líquidos Manométricos O manuseio dos líquidos manométricos requer alguns cuidados especiais. As características físico-químicas dos líquidos e os cuidados com o manuseio estão descritos a seguir. TETRACLOROETILENO Fórmula: C2Cl4 Aparência Líquido aquoso, sem coloração, odor doce, produz vapor irritante Propriedades Físicas Ponto de Fusão: -22ºC Ponto de Ebulição: 121ºC Densidade: 1,6 g/cm3 Solubilidade: 0,02% solúvel em água Reações Perigosas Ocorre com metais como alumínio, lítio, bário e berílio Risco à Saúde Inalação (Risco Moderado): causa dores de cabeça, sonolência, vertigens, náuseas e perda de consciência. Contato com os olhos (Risco Baixo): causa vermelhidão e dor Contato com a pele (Risco Moderado): causa ressecamento da pele, vermelhidão e queimaduras cutâneas. Ingestão (Risco Moderado): causa dores abdominais Procedimento de Primeiros Socorros Inalação: Remover para local arejado. Se respirar com dificuldades, ministrar oxigênio, aplicar respiração boca a boca. Contato com os olhos: Lavar imediatamente em água corrente por, pelo menos, 15 minutos. Contato com a pele: Lavar imediatamente em água corrente até que toda a substância seja removida da pele Ingestão: Se a vítima estiver consciente, provocar vômito e fazer com que beba bastante água. EPI – Equipamentos de Proteção Individual Respiratória: Máscara autônoma Proteção das mãos: Luvas de PVC ou similar Proteção dos olhos: Óculos de proteção Outros: Manusear com abrigo de mangas compridas Manuseio e Armazenagem Usar em local ventilado. Manter afastado de calor, faíscas e chamas. Isolar de substâncias incompatíveis. Procedimento em vazamentos Isolar a área; Conter o vazamento; Usar neblina de água para conter vazamento.


31 TETRABROMOETANO Fórmula: C2H2Br4 Aparência Liquido aquoso, sem coloração, com forte odor de cânfora. Propriedades Físicas Ponto de Fusão: 0ºC Ponto de Ebulição: 135ºC Densidade: 2,96 g/cm3 Solubilidade: Desprezível Reações Perigosas Ocorre com agentes fortemente oxidantes, alumínio, magnésio e álcalis metais. bário e berílio Risco à Saúde Inalação (Risco Moderado): causa irritação dos olhos, nariz e garganta. Exposição prolongada pode causar dor de cabeça, náuseas e fadiga. Contato com a pele (Risco Moderado): causa ressecamento da pele, vermelhidão e queimaduras cutâneas. Ingestão (Risco Moderado): causa dores abdominais Procedimento de Primeiros Socorros Inalação: Remover para local arejado. Se respirar com dificuldades, ministrar oxigênio, aplicar respiração boca a boca. Contato com os olhos: Lavar imediatamente em água corrente por, pelo menos, 15 minutos. Contato com a pele: Lavar imediatamente em água corrente até que toda a substância seja removida da pele Ingestão: Se a vítima estiver consciente, provocar vômito e fazer com que beba bastante água EPI – Equipamentos de Proteção Individual Respiratória: Máscara autônoma Proteção das mãos: Luvas de PVC ou similar Proteção dos olhos: Óculos de proteção Outros: Manusear com abrigo de mangas compridas Manuseio e Armazenagem Usar em local ventilado. Manter afastado de calor, faíscas e chamas. Isolar de substâncias incompatíveis. Procedimento em vazamentos Isolar a área; Conter o vazamento; Usar neblina de água para conter vazamento.


32 MERCÚRIO Fórmula: Hg Aparência Liquido prateado, sem odor. Propriedades Físicas Ponto de Fusão: -38,8ºC Ponto de Ebulição: 357ºC Densidade: 13,55 g/cm3 a 20ºC Solubilidade: Insolúvel Reações Perigosas Mercúrio é concentrado por animais, plantas e peixes quando presente na cadeia alimentar. Reage com o ouro, com a formação de amalgama. Risco à Saúde Inalação (Risco Moderado): exposição a altas concentrações de vapor de mercúrio pode produzir irritação pulmonar e edema agudo de pulmão. Contato com a pele (Risco Moderado): os efeitos à exposição na pele podem não ser imediatos. EPI – Equipamentos de Proteção Individual Respiratória: Máscar autônoma Proteção das mãos: Luvas de PVC ou similar Proteção dos olhos: Óculos de proteção Outros: Manusear com abrigo de mangas compridas Manuseio e Armazenagem Usar em local ventilado. Manter afastado de calor, faíscas e chamas. Manter em recipiente bem fechado e vedado. Procedimento em vazamentos Para pequenas quantidades, coletar e armazenar imediatamente, usando bomba de sucção e garrafa aspiradora com longo tubo capilar. No caso de uma gota de mercúrio em lugar inacessível (fendas, etc...), tratar com polissulfeto de cálcio e enxofre em excesso. Manter todo o mercúrio recolhido em uma garrafa, firmemente arrolhada.


33 Quadrina – Mini-Probeflo

Descrição A Quadrina MiniProbeflo é um fluxímetro que mede a velocidade do fluído em condutos forçados. Seu procedimento de medição é baseado na contagem de revoluções de uma turbina fabricada em aço inox cujo número de voltas em um tempo determinado é proporcional à velocidade de deslocamento do fluxo. Sua margem de erro é de aproximadamente 2%. O seu rotor foi dimensionado para tubulações com diâmetros de 125mm acima.

Figura 11 – Detalhes do Mini-probeflo Quadrina

Instalação A quadrina pode ser instalada em um TAP como o tubo Pitot. Antes de mover a haste da quadrina, para cima ou para baixo, é essencial que seja liberado o anel de travamento. Assim evita-se que o tubo de inserção seja riscado podendo perder a selagem (estanqueidade). A haste da quadrina deverá está perfeitamente alinhada à tubulação para que seja medida a velocidade corretamente. Deve-se assegurar que o tubo de inserção tenha sido completamente extraído da tubulação antes de fechar a válvula para que não haja danos ao equipamento. A medição esta condicionada à pressão máxima interna da tubulação. Desta forma, ao retirar o equipamento, deve-se segurar a caixa do display e depois soltar os parafusos do anel de retenção evitando-se que o equipamento seja expulso vigorosamente.

Determinação do Fator de Bloqueio – Fb A introdução do equipamento na tubulação causa uma redução da área efetivada seção da tubulação tornando a velocidade medida maior do que a velocidade real com o fluxo livre. O fator de bloqueio compensa este efeito. 100 − B % V = Vm ; onde: 100 V: velocidade real Vm: velocidade medida B%: bloqueio em porcentagem (Tabela 4) CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

34

Areal (quadrina) Figura 12 – determinação de Fb O valores dos bloqueios, quando a quadrina está na posição central da tubulação (Øint / 2) são tabelados e constam nas tabelas 4 e 5 a seguir. Tabela 4 – Valores de bloqueio e sua variação por mm de movimento para quadrinas com haste de inserção de ½” Øint (mm) Bloqueio a Øint/2 (%) 11,69 102 7,28 154 5,35 203 4,17 254 3,44 305 3,09 336 2,66 387 2,34 438 2,09 489 1,71 590 1,35 743 1,12 895 0,81 1225

Variação por mm de movimento(%/mm) 0,2423 0,0991 0,0546 0,0334 0,0227 0,0183 0,0136 0,0104 0,0083 0,0055 0,0034 0,0023 0,0012

Tabela 5 – Valores de bloqueio e sua variação por mm de movimento para quadrinas com haste de inserção de ¾” Øint (mm) Bloqueio a Øint/2 (%) 14,08 102 9,39 154 7,15 203 5,70 254 4,76 305 4,32 336 3,75 387 3,32 438 2,92 489 2,46 590 1,96 743 1,63 895 1,19 1225

Variação por mm de movimento(%/mm) 0,3151 0,1313 0,0732 0,0452 0,0309 0,0251 0,0187 0,0144 0,0115 0,0077 0,0048 0,0032 0,0017

Como já dito, o rotor do mini-probeflo quadrina foi dimensionado para tubulações com diâmetros de 125mm acima. Para tubulações com diâmetros inferiores CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

35 a área bloqueada torna-se significativamente grande e, embora a velocidade da linha central possa ser indicada corretamente, as medições próximas às paredes da tubulação serão imprecisas.

Determinação da curva de velocidade Para elaboração da curva de velocidade divide-se a seção da tubulação de forma que se obtenham 4, 6 ou 8 posições de medição, conforme orientação do fabricante. A posição de medição deverá obedecer aos coeficientes da tabela 6. O critério para definição do número de posições é o diâmetro interno das tubulações. Recomendamos adotar a tabela 6 para a definição e cálculo das posições de medição. Tabela 6 – Posições de medição (número e localização do ponto) DN

N°de posições

125 a 300

4

350 a 500

6

600 a 1000

8

Posição (em função do diâmetro interno) 0,043D 0,290D 0,710D 0,957D 0,032D 0,135D 0,321D 0,679D 0,865D 0,968D 0,021D 0,117D 0,184D 0,345D 0,655D 0,816D 0,883D 0,979D

A quadrina não poderá ser utilizada em tubulações acima de DN1000mm e com velocidade maior do que 3m/s. Velocidades maiores em tubulações de grandes diâmetros podem danificar o equipamento. Quando o valor da localização do ponto de medição for menor do que 15mm (distância entre a base e o eixo do rotor) ajusta-se este valor para 15mm. Por exemplo: para o diâmetro interno de 612mm (DN600) temos que o primeiro ponto de medição seria 0,021 × 612 = 13mm <15mm  adota-se 15mm. Complementando: Número de posições: 8 (Ver tabela 6) Ponto 1: 0,021 × 612 = 13mm  15mm Ponto 2: 0,117 × 612 = 72mm Ponto 3: 0,184 × 612 = 113mm Ponto 4: 0,345 × 612 = 211mm Ponto 5: 0,655 × 612 = 401mm Ponto 6: 0,816 × 612 = 499mm Ponto 7: 0,883 × 612 = 540mm Ponto 8: 0,979 × 612 = 599mm  597mm (599 + 15 = 614mm > 612mm da tubulação) Posição central: 612 / 2 = 306mm CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

36 Para facilitar a localização destas posições com o marcador da quadrina, deve-se subtrair 15mm de cada um destes valores. Teremos então: Ponto 1: 0mm Ponto 2: 57mm Ponto 3: 98mm Ponto 4: 196mm Ponto 5: 386mm Ponto 6: 484mm Ponto 7: 525mm Ponto 8: 582mm Posição central: 291mm

Procedimento de medição Uma vez instalado o equipamento e calculadas as posições de medição prossegue-se com o ensaio seguindo o procedimento descrito a seguir: • Posicione a turbina na 1ª posição (No exemplo anterior: na posição 1 – 0mm); • Colete 05 leituras de velocidade, uma a cada 15 segundos; • Desloque a turbina para a posição seguinte (No exemplo anterior: posição 2 – 57mm); • Colete mais 05 leituras; • Repita o procedimento até a última posição, realizando as leituras inclusive no ponto central da tubulação. Preencha a tabela de ensaio com as medições de vazão coletadas. Posição

Leitura 01 Leitura 02 Leitura 03 Leitura 04 Leitura 05

Ponto 8: 582mm

0,25

0,27

0,22

0,24

0,25

Ponto 7: 525mm

0,28

0,28

0,32

0,26

0,33

Ponto 6: 484mm

0,33

0,34

0,32

0,33

0,32

Ponto 5: 386mm

0,38

0,38

0,39

0,40

0,38

Ponto central: 291mm

0,41

0,43

0,42

0,40

0,41

Ponto 4: 196mm

0,42

0,38

0,40

0,35

0,37

Ponto 3: 98mm

0,32

0,35

0,34

0,34

0,33

Ponto 2: 57mm

0,30

0,30

0,31

0,30

0,29

Ponto 1: 0mm

0,26

0,24

0,24

0,22

0,20

Deslocamento em relação ao centro Nesta etapa calcula-se a distância entre a posição central e os outros pontos de medição (Ver figura 13).

Cálculo do bloqueio na posição central e de sua variação Pela Tabela 4 – Valores de bloqueio e sua variação por mm de movimento para quadrinas com haste de inserção de ½”, calcula-se o valor do bloqueio na posição central e sua variação por mm de deslocamento em relação ao centro por interpolação. No exemplo, temos a seguinte situação: Diâmetro interno: 612mm CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

37 Da tabela 4 tem-se: Diâmetro Interno

Bloqueio Dint/2 (%)

Variação (%/mm)

590

1,71

0,0055

612

x = 1,6582

y = 0,0052

743

1,35

0,0034

743 − 590 1,35 − 1,71 = ⇒ x = 1,6582% 743 − 612 1,35 − x 743 − 590 0,0034 − 0,0055 = ⇒ y = 0,0052% / mm 743 − 612 0,0034 − y Ponto 8: 582mm Ponto 7: 525mm Ponto 6: 484mm 291mm

234mm

193mm

Ponto 5: 386mm 95mm Ponto central: 291mm 95mm

291mm

234mm

193mm

Ponto 4: 196mm

Ponto 3: 98mm Ponto 2: 57mm Ponto 1: 0mm

Figura 13 – Deslocamento em relação ao ponto central fórmula: B i

Calcula-se agora o bloqueio para cada posição de medição com a seguinte

= B central ± (Var × desl )

Onde: Bi: Bloqueio da posição de medição; Bcentral: Bloqueio na posição central (1,6582%); Var: Variação do bloqueio por mm de deslocamento; desl: deslocamento em relação ao ponto central. Obs.: Considera-se o sinal “+” quando o ponto de medição está abaixo da posição central e o sinal “–” quando o ponto de medição está acima do ponto central. Desta forma, tem-se:


38 Posição

Deslocamento

Bloqueio (%)

Ponto 8: 582mm

291mm

1,6582–(0,0052×291)=0,1450

Ponto 7: 525mm

234mm

1,6582–(0,0052×234)=0,4414

Ponto 6: 484mm

193mm

(–)

1,6582–(0,0052×193)=0,6546

Ponto 5: 386mm Ponto central: 291mm

95mm 0mm

sobe

1,6582–(0,0052×95)=1,1642 1,6582

Ponto 4: 196mm Ponto 3: 98mm

95mm 193mm

desce (+)

1,6582+(0,0052×95)=2,1522 1,6582+(0,0052×193)=2,6618

Ponto 2: 57mm

234mm

1,6582+(0,0052×234)=2,8750

Ponto 1: 0mm

291mm

1,6582+(0,0052×291)=3,1714

Cálculo do fator de bloqueio Calcula-se o fator de bloqueio a partir da seguinte fórmula: fb =

100 − B i 100

Onde: Bi: Bloqueio na posição de medição. Resultando em: Posição

Deslocamento

Bloqueio (%)

fb

Ponto 8: 582mm

291mm

0,1450

0,9986

Ponto 7: 525mm

234mm

0,4414

0,9956

Ponto 6: 484mm

193mm

0,6546

0,9935

Ponto 5: 386mm

95mm

1,1642

0,9884


0mm

1,6582

0,9834

Ponto 4: 196mm

95mm

2,1522

0,9785

Ponto 3: 98mm

193mm

2,6618

0,9734

Ponto 2: 57mm

234mm

2,8750

0,9713

Ponto 1: 0mm

291mm

3,1714

0,9683

Correção das velocidades medidas As velocidades médias de cada ponto de medição deverão ser corrigidas pelo seu respectivo fb – fator de bloqueio. A fórmula é a seguinte: v corrigida

=

fb i × v média

Onde, fbi: fator de bloqueio para cada ponto de medição; vmédia: velocidade média para cada ponto de medição em m/s. CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

39 Posição

vmédia

fb

vmédia corrigida

Ponto 8: 582mm

0,25

0,9986

0,2456

Ponto 7: 525mm

0,29

0,9956

0,2927

Ponto 6: 484mm

0,33

0,9935

0,3259

Ponto 5: 386mm

0,39

0,9884

0,3815


0,41

0,9834

0,4071

Ponto 4: 196mm

0,38

0,9785

0,3757

Ponto 3: 98mm

0,34

0,9734

0,3271

Ponto 2: 57mm

0,30

0,9713

0,2914

Ponto 1: 0mm

0,26

0,9683

0,2246

Cálculo do Fator de Velocidade FV =

Utilize a seguinte fórmula para o cálculo do fator de velocidade: 1 ∑ v média _ corrigida N

⋅

v central _ corrigida

Onde, vmédia_corrigida: velocidades médias corrigidas (sem considerar a velocidade central); vcentral_corrigida: velocidade central corrigida v 1 0,3081 = = 0,7568 No exemplo: FV = ∑ média _ corrigida ⋅ N v central _ corrigida 0,4071

Cálculo da vazão Uma vez conhecido o diâmetro interno da tubulação, tem-se a área interna. Aint

= π

D int

4

2

, onde Dint é o diâmetro interno da tubulação em m.

De posse deste dado e a partir da velocidade central corrigida, calcula-se a vazão através da formula seguinte: Q = v central _ corrigida × FV × Aint

Onde, vcentral: velocidade central corrigida em m/s; FV: fator de velocidade; Aint: área interna em m2. No exemplo, temos então que: Q = 0,4071×0,7568×0,2942 = 0,0906m 3 /s Q = 90,62l/s (ou 326,24m3 /h)


40

Glossário Nas áreas de Pitometria, Macromedição e Controle de Perdas foram adotados vários termos cujos significados variam de acordo com os costumes dos técnicos. Assim sendo, os conceitos e definições a seguir foram estabelecidos a fim de uniformizar o entendimento. 1. Sistema de Abastecimento d’Água Conjunto funcional de obras, instalações, tubulações, equipamentos, acessórios e serviços destinados a fornecer água potável em condições de regularidade e segurança (Ver figura 1). CIDADE R1

Reservatório Manancial: Açude Público

Rede de Distribuição

Adutora

Captação

Estação de Elevatória de Água Tratada Estação de Tratamento d’ gua

Figura 1 – Sistema de abastecimento d’água 2. Unidade operacional Parte do sistema de abastecimento que realiza, total ou parcialmente, qualquer uma das seguintes funções: captação, adução, tratamento, reservação e distribuição. 3. Sub-sistema de produção Parte do sistema de abastecimento compreendida por todas as unidades operacionais situadas a montante 2 da saída do tratamento, seja este tratamento uma estação propriamente ou apenas a desinfecção. 4. Sub-sistema de distribuição Parte do sistema de abastecimento compreendida da saída do tratamento até o ponto de entrega ao consumidor. Em relação ao ponto de referência: montante é lado de onde está vindo o fluxo e jusante é o lado para onde o fluxo está se dirigindo. 2


41 5. Instalação predial Conjunto de tubulações, equipamentos reservatórios e dispositivos compreendidos entre o ponto de entrega ao consumidor e os pontos de utilização de uma economia, incluindo as peças de utilização. 6. Manancial Corpo d’água de onde é captada a água necessária ao abastecimento do sistema. Pode ser um açude, barragem, rio, canal, poço, etc. 7. Estação elevatória Unidade destinada a atribuir uma pressão adicional à água a fim de que se possa vencer algum desnível geométrico ou garantir uma pressão pré-estabelecida. 8. Tratamento Conjunto de processos físico-químicos para a adequação da água aos parâmetros de potabilidade exigidos pelas normas e portarias de saúde. 9. Rede de distribuição Parte do sub-sistema de distribuição constituída por tubulações e seus acessórios, destinados a colocar água à disposição dos consumidores de forma contínua. 10. Zona de pressão Subdivisão das redes de distribuição que visam manter as pressões em valores predeterminados. 11. Reservatório Elemento do sistema destinado a regularizar os regimes de produção e demanda, promover condições de fornecimento contínuo durante períodos s curtos de paralisação e condicionar o regime de pressões na rede. 12. Macromedição Atividades permanentes, destinada à coletar, processar, e divulgar os dados operacionais de rotina referentes às vazões, volumes, pressões e níveis d’água de um sistema de abastecimento. 13. Pitometria Conjunto de elementos e técnicas de coleta e processamento de medições de vazões, volumes, pressões e níveis de água com o objetivo de obter um diagnóstico específico, sobre condições reais ou simuladas de operação de dos componentes de um sistema de abastecimento. 14. Água produzida Todo volume de água produzida e fornecida ao sistema para tratamento e distribuição. CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba DOM – Diretoria de Operação e Manutenção GECO – Gerência de Controle Operacional

Manual de Macromedição

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