Medidor de vazão ultrassônico – Princípio, instalação e curiosidades!

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Tipos de medidores de vazão

Provavelmente, você sabe que existem diversos tipos de medidores de vazão no mercado. Cada um desses medidores trás pontos positivos e negativos, além de alguns serem recomendados para aplicações específicas.



Costumo dizer que quando temos que escolher medidores de vazão, uma das primeiras opções é o medidor de vazão magnético.

Caso alguma característica do seu processo não sirva para esse medidor, então o medidor ultrassônico de processo pode ser uma segunda opção. Uma terceira escolha seria o medidor de vazão do tipo vortex.

Claro que no dimensionamento não é dessa forma! Essa é uma visão voltada para o custo dos medidores. Eu coloco o medidor ultrassônico entre o magnético e o vortex, já que o medidor de vazão ultrassônico atende uma faixa de líquidos na qual o magnético não pode ser aplicado.

Além disso, ele faz medição a partir do zero, diferentemente do medidor de vazão do tipo Vortex. Existem alguns casos onde o custo do medidor Vortex é menor, mas existe essa limitação por conta dos números de Reynolds, entende?

Obviamente, alguns fabricantes podem discordar. Além do mais, essa “ordem” está ligada também ao portfólio da empresa. Alguns profissionais ainda estão trabalhando em diversos processos utilizando o transmissor de pressão diferencial, certo?

Hoje, que tal falarmos um pouco sobre o medidor de vazão ultrassônico? Esse cara possui diferentes princípios de funcionamento: modelo fixo e modelo portátil. Ambos estão envolvidos em uma grande polêmica.

Continua comigo! Falo sobre essa polêmica mais pra frente!

Qual o funcionamento do medidor de vazão ultrassônico?

O medidor de vazão ultrassônico é muito louco! Nele, você encontra dois princípios de funcionamento.

Alguns fabricantes possuem as duas opções, mas a grande maioria vai ofertar um ou outro. Além disso, cada princípio é para um cenário específico. Normalmente, onde um tipo vai bem o outro não funciona e vice e versa.

Provavelmente, você já ouviu falar do efeito Doppler e do medidor de vazão ultrassônico por tempo de trânsito. Caso não tenha ouvido falar, fica tranquilo! Vamos ver como cada um desses princípios de medição de vazão funcionam e qual diferença entre eles.

Efeito doppler

Um forma de simples explicarmos o que é o efeito Doppler seria a sirene de uma ambulância! Claro, não  usarei da mesma forma! Sou diferente  e original, então neste caso, vou usar vou utilizar a sirene de uma viatura policial!  Super diferente..rs!

Brincadeiras a parte,  a sirene ajuda a entender como o efeito Doppler funciona. Imagine que você está na rua e então um carro da polícia com a sirene ligada se aproxima de você. Quando ela se aproxima, o som vai ficando mais alto (frequência de áudio), mesmo que o nível tenha de certa forma aumentado o volume da sirene.

Conforme o carro da polícia vai se distanciando de você, o volume da sirene também diminui. Essa mudança de frequência que acontece quando carro se aproxima e se afasta de você é chamado de efeito Doppler. Não, eu não estou inventando isso!

Características do medidor de vazão ultrassônico por efeito Doppler

Um ponto de extrema importância para aplicar esse tipo de medidor de vazão é que existe a necessidade de partículas ou bolhas no fluído que será medido.

O motivo é simples e tem haver com exemplo dado acima. Quando o medidor de vazão ultrassônico emitir o sinal ultrassônico, este sinal irá refletir nessas partículas ou bolhas.

Quando esse sinal é refletido, você tem a mudança de frequência do sinal emitido, então o transmissor consegue ler essas mudanças. Assim,  calcula a vazão baseado nestes dados.

Mas como assim? Você pode estar se perguntando, certo? Como é possível fazer a medição de vazão dessa maneira? Simples! A mudança de frequência que acontece quando o sinal ultrassônico é refletido é proporcional a velocidade da partícula ou bolha que refletiu.

Dessa forma, podemos considerar que a velocidade do fluído é igual a velocidade de quem refletiu. Simples né? 😉

Agora, e quando falamos de uma aplicação onde as partículas ou bolas estão lá convivendo não muito harmonicamente? Existem diversos sinais refletidos, o que também pode acontecer é encontrar diferentes velocidades.

Mas não para por aí! O sinal refletido pode ser amortecido por uma bolha ou refletido por outra partícula.Tudo isso precisa ser levado em consideração para uma medição de vazão precisa! Sim, obrigado transmissor por fazer isso tudo por nós!

medidores de vazão

Tempo de trânsito

O medidor de vazão ultrassônico por tempo de trânsito é normalmente encontrado em diversas aplicações. Existe uma grande diferença entre o tempo de trânsito com os medidores de vazão utilizando efeito Doppler, sabe o que?

Os medidores por tempo de trânsito normalmente não funcionam adequadamente em fluídos com partículas ou bolhas. Usualmente, vai ter um porcentagem recomendado tipo 10% e um tamanho específico de partícula, mas normalmente os vendedores nem vão arriscar.

Encontrei outro exemplo super claro para explicar o tempo de trânsito, para isso vou utilizar o carnaval!

Algo bem comum durante o carnaval é aqueles pulinhos para um lado e depois para o outro, sabe? Tipo, você tem pessoas uma do lado do outro pulando para o mesmo lado e depois voltando. Fala sério, você sabe do que to falando.

Ai imagina que você (o cara do contra) resolve pular para lado contrário do que todos estão indo. Você vai precisar colocar muita energia para fazer isso, totalmente diferente se decidir seguir o fluxo e pular para mesma direção de todos.

Agora vou mostrar como esse exemplo faz total sentido com princípio de medição de vazão.

Características do medidor de vazão ultrassônico por tempo de trânsito

Este medidor funciona baseado na velocidade da propagação ondas sonoras. O medidor de vazão é composto por dois sensores que emitem e recebem o sinal ultrassônico simultaneamente.



Vamos colar um cenário onde a vazão está em zero, isto quer dizer que o fluído está parado na tubulação. Neste cenário o tempo de emissão de sinal de um sensor para o outro será o mesmo em ambas as direções.

Em outro momento, temos vazão na tubulação e as coisas mudaram um pouco. O sensor que está a favor da vazão tem uma velocidade maior do que o sensor que emite o sinal contra a vazão. Isto faz com que seja gerado uma diferença de tempo de um sinal para o outro.

Agora, sabendo a distância entre os sensores é possível calcular a vazão através da diferença do tempo de trânsito. Existem modelos com mais de dois sensores, além de medições realizadas em linha (in-line) ou externamente sem abrir a tubulação  ou não intrusivo (Clamp-on).

Ficou claro como medidor de vazão ultrassônico por tempo de trânsito funciona? Vamos ver ver mais detalhes de ambos medidores de vazão.

Medidor de vazão ultrassônico não intrusivo

Polêmica! Os medidores de vazão não intrusivos em seu modelo portátil estão em uma embate e que sempre acabam entrando em alguma discussão. Antes de falarmos sobre isso, vamos falar da possibilidade deste tipo de medidor de vazão.

Os medidores não intrusivos podem ser uma solução simples para a medição de vazão sem requerer muita estrutura para sua instalação ou quando utilizado modelo portátil,  é possível realizar medições temporárias ou verificações.

Existem alguns cuidados na instalação dos medidores não intrusivos ou “clamp-ons”, como também são conhecidos no mercado.

A grande desvantagem aqui é a precisão do instrumento, onde normalmente o erro fica em torno 1 a 2%!

Ferramenta de verificação de outros medidores de vazão

Você pode utilizar a versão portátil para instalar lado a lado do medidor de vazão em linha e tirar dúvidas sobre a medição naquele ponto. Além disso, você pode fazer medições esporádicas utilizando esse medidor, coletando dados e tudo mais.

Calibração de outros medidores de vazão?

Essa é a grande polêmica, pois muitas empresas oferecem o serviço de calibração utilizando este tipo de instrumento e isto está errado.

O motivo é simples! O erro desses medidores depende da instalação, condição das tubulação, entre outros.  Normalmente, o erro fica em +-2%, como você vai calibrar um instrumento com erro de +-0,05%? Não faz sentido!

Caso queira verificar outros medidores, com certeza os medidores ultrassônicos de vazão portáteis são uma opção muito boa.

Instrumentação industrial

Medidor de vazão ultrassônico vantagens e desvantagens

Vou listar as vantagens e desvantagens do medidor de vazão ultrassônico, você pode levar isso em conta na sua decisão. No entanto, estes são pontos gerais é sempre bom conversar com fabricantes para entender os pontos positivos e negativos.

Muitos fabricantes têm funções diferenciadas que pode mudar um pouco esse cenário

Vantagens do medidor de vazão ultrassônico:

  • Não gera queda de pressão na linha;
  • Existem versões que não tem contato com produto;
  • Você pode aplicar em pequenos até grandes diâmetros.

Desvantagens do medidor de vazão ultrassônico:

  • Limitação com temperatura de processo;
  • Incrustação e sólidos acumulados podem afetar a medição;
  • Os resultados da medição depende do perfil de vazão.

Existem muito mais coisas para falarmos sobre este tipo de medidor de vazão, mas acredito que com esta introdução, você já conseguiu entender muitas coisas, certo?

Livro recomendado:

Desenvolvendo um medidor de Vazão MODBUS RS485 no Arduino
Desenvolvendo um medidor de Vazão MODBUS RS485 no Arduino



E você? Possui medidores de vazão ultrassônico na sua empresa?

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4 Comentários

Fabrício Andrade

Tenho 10 anos de experiência no mundo da Automação industrial, comecei minha carreira na JAT Instrumentação, depois trabalhei na Emerson Automation Solutions e Endress+Hauser. Tive a chance de implementar projetos, ministrar treinamentos e resolver problemas em diversas empresas no Brasil e Latina América. Hoje, moro e trabalho na Alemanha desenvolvendo uma plataforma digital para mundo da Automação industrial. Além disso, sou cartunista e baterista nas minhas horas de folga.

4 Comentários

  1. Luis
    Janeiro 27, 2018 em 1:21 am

    Cada vez mais acompanho,pois percebo que muito do nosso dia a dia você trata de forma cômica…afinal tudo vira piada depois daquelas broncas na área.

    • admin
      Anônimo
      Janeiro 27, 2018 em 10:42 am

      Legal Luis, fico feliz que acompanha os cartoons! Acho importante trazer de uma forma diferente diversos problemas que acontecem no dia a dia, dessa forma podemos pensar e aprender pra não passar mesma bronca novamente! Forte abraço!

  2. Alessandro Kawano
    Janeiro 28, 2018 em 9:34 pm

    Muito bom. E fácil compreensão. Continue assim. Sou responsável por instalação de 14 medidores de vazão até Abril sendo destes 04 não intrusivos. Vou repassar isso para minha equipe. Abraço.

  3. Fábio Torre
    Fevereiro 9, 2018 em 8:14 am

    Parabéns pelo site e pelo artigo! Extremamente didático o texto, além de esclarecedor. Abraço.

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