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Publicação da Incontrol destinada a narrar cases na medição de
vazão e de nível Nº 03
Acalha Parshallé a melhoropção para
medição da vazão delíquidos em escoa-mento por gravidade,porém a
falta de orien-tação sobre como e
onde se deve optar por este tipo de medição - além do
des-conhecimento quanto às normas de dimensionamento einstalação -
faz com que esse tipo de medição não tenhaa credibilidade que
merece. Com o intuito de mostrar asqualidades e a confiabilidade na
medição de vazão comcalha Parshall, vamos abordar neste Incontrol
Cases nº 3um pouco de nossa experiência sobre o tema.
Falar de Ralph Leroy Parshall e como ele aplicou seus
co-nhecimentos de hidráulica para estreitar as laterais de umcanal
e dimensionar uma rampa com medidas padroniza-das, chegando a uma
fórmula própria para ser aplicada àmedição de vazão não é nosso
objetivo neste trabalho.Para isso, sugerimos a leitura do artigo
técnico publicadooriginalmente na revista Mecatrônica Atual, Ano 3,
nº 19(Nov/Dez – 2004) de autoria do engenheiro Willian Abe,diretor
técnico da Incontrol e especialista em medição devazão. Nosso
objetivo neste Incontrol Cases é falar sobrealguns detalhes de
instalação de calhas Parshall dos tama-nhos mais utilizados.
Nos últimos 25 anos a Incontrol vem solucionando inú-meras
situações de medição de vazão em condições deescoamento por
gravidade, especialmente em outorgaspara o setor pri-vado,
indústrias ena irrigação, alémde aplicações nosetor público, co-mo
em compa-nhias de sanea-mento. Esta expe-riência nos dá a
se-gurança de afirmarque mais de 90%das calhas Parshallvisitadas em
todo o
Brasil estão instaladas de forma irregular. Encontramoscalhas
projetadas e construídas há 20, 30 e até 40 anos,algumas em estado
de total abandono e desgastadas pelaabrasão, não servindo nem mesmo
como misturador,pois sua rampa hidráulica não existe mais.
Normas
É importante lembrar que normas como a ASTM 1941e ISO 9826
existem há muito tempo. Mesmo a Cetesb,companhia ambiental de São
Paulo, contribuiu muitopara a orientação na utilização de calha
Parshall com aedição da especificação técnica CETESB ET –
E2.150(retirada de circulação há 10 anos para revisão e, con-forme
informado pelo órgão, sem previsão de retorno).Ao elaborar o
documento, a Cetesb baseou-se na ediçãode 1967 da ASTM 1941, norma
que já passou por duasimportantes revisões.
O que notamos é que tanto nas antigas como nas mais re-centes
instalações de calhas Parshall, o interesse de algunsusuários é
simplesmente atender aos órgãos de fiscalização,sem preocupações
quanto à precisão na medição.
A ANA (Agência Nacionalde Águas), na necessidade demedir a
captação de água e odescarte de efluentes em ba-cias e rios da
União, além derever outorgas, buscou medi-ções simples, confiáveis
edentro de normas. Escolheudois princípios de medição: o medidor
eletromagnéticopara escoamento bombeado (vide Incontrol Cases nº 2)
ea calha Parshall, para escoamento por gravidade. Em 2004solicitou
à ABNT uma normatização para qualificar aParshall como o medidor de
vazão a ser utilizado em ca-nais abertos. O órgão criou uma equipe
de especialistas,coordenada pelo engenheiro Willian Abe, para
estudar otema e elaborar uma norma brasileira baseada na ISO9826.
Em 2008 o trabalho foi a consulta pública e em 2009lançou a norma
NBR ISO 9826, em vigor na atualidade.
É importante destacar que os órgãos de fiscalização, atra-vés da
iniciativa de alguns técnicos mais empenhados,
Calha Parshall: normas e regras para instalação
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estão estudando e buscando conhecer melhor a norma ea aplicação
da calha Parshall para em breve iniciarem umtrabalho de análise não
somente no medidor mas tam-bém da instalação e da qualidade da
medição. Uma provadisto é que temos sido procurados por órgãos de
fiscali-zação e de gestão, como Cetesb, DAE’s e secretarias de
meio ambiente, paraapresentar palestras eministrar cursos
sobreinterpretação e aplica-ção da norma NBRISO 9826, ASTM1941 e de
como anali-sar seu cumprimentona medição de vazão.
Testes e pesquisas
Em 2005 o engenheiro e pesquisador Willian Abe divul-gou os
resultados de testes que realizou baseado na ins-talação de um
medidor Parshall atendendo às normas,inclusive no que diz respeito
aos canais de aproximaçãoe de saída da calha. Usou as instalações
do Laboratóriode Vazão de Líquidos Incontrol para testes com
umacalha W=3” (pela norma ASTM1941), um medidor devazão por
ultrassom modelo ITS2000 com resolução de1 mm, data logger e, como
referência, um medidor devazão tipo turbina da Incontrol com ±0,25%
de exati-dão, conseguindo na medição final resultados
surpreen-dentes. A precisão em baixas vazões foi melhor do que2,8%
e para altas vazões, de 2,1%, (veja este teste no siteda
Incontrol). É esta a técnica que queremos passar paraque todas as
instalações de agora em diante cumpram al-guns critérios mínimos
que farão grandes diferenças naqualidade da medição de vazão por
este princípio.
Cuidados na aquisição
Antigamente as calhas eram construídas em concreto emoldadas na
madeira, mas suas dimensões quase nuncaconseguiam estar dentro das
medidas padrões definidaspor Ralph Parshall ou encontradas nas
normas mais re-centes. Hoje são comercializados modelos
padronizadosem fibra de vidro, muito mais resistentes à abrasão e
comcompatibilidade química superior ao concreto. E “supos-tamente”
atendem às medidas definidas em normas.Porém aí está um grande
problema. Algumas pessoas comconhecimento básico de manuseio de
mantas de fibra eresinas propõem-se a fabricar calhas Parshall sem
emba-samento técnico sobre normas ou cálculos estruturais,
es-pessuras de paredes e sem um engenheiro responsável,divulgando
na internet ou em catálogos coloridos os seusprodutos. Na verdade,
fabricam e comercializam como se
fossem caixas d’água ou piscinas, não se importando se oproduto
está ou não dentro de normas. Infelizmente atémesmo grandes
empresas de saneamento, ao levar emconsideração o preço e sem
conhecimento adequado, aca-bam mantendo alguns deles no mercado.
Como todossabem, além de consultoria, projeto e acompanhamentode
instalação de calhas,comercializamos medi-dores Parshall e somos
aprimeira opção dagrande maioria de enge-nheiros que
projetamsistemas de captação, es-tações de tratamento edescarte de
efluentes. Porém, não temos fábrica de calhas!Encomendamos lotes a
fabricantes credenciados por nós esomente colocamos nossa marca
após termos homolo-gado fornecedores e feito acompanhamento rígido
detodas as etapas, com os moldes por nós projetados, e atémesmo com
análise do descarte de restos de matérias pri-mas, como preocupação
primordial com o meio ambiente.Depois de fabricadas, são
inspecionadas uma a uma, quan-do checamos medidas, espessura,
rugosidade da superfície,arranques e reforços. Muitas calhas são
reprovadas pelonosso Controle da Qualidade. Após reprovadas não
ras-treamos o que os fabricantes fazem com essas calhas.
Recentemente visitamos uma empresa para tentar ho-mologá-la como
um novo fornecedor e ao questionar oproprietário sobre quais normas
eram adotadas, respon-deu que atendia à norma da CETESB... Ou seja,
nemsabia que a especificação do órgão está suspensa há anos.
Porque elaborar este trabalho
Em 2011 um de nossosconsultores foi convidadopor um cliente a
proferirpalestra sobre controle deperdas e redução de custosna
captação, tratamento,reservação e distribuição deágua. No dia
seguinte foi acampo conhecer os inves-timentos em uma estaçãode
tratamento de esgotopara as quais havíamos for-
necido outros equipamentos além dos medidores Parshall.Ele
visitou as instalações dos macromedidores de vazão,medidores de
nível das elevatórias e por fim chegou à calhaprincipal, W=36”, já
instalada. Este notou que ela estavaem desacordo com as normas.
Embora não fosse uma vi-sita para consultoria, sentiu-se na
obrigação de alertar o
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cliente. Feliz-mente, como ou-tras quatro calhasainda não
haviamsido concretadas,após nossa orien-tação foram ins-taladas
adequa-damente. Poréma empresa con-vocou uma reu-nião de urgência
com nossos diretores para questionaremo porquê de termos vendido as
calhas sem ao menossaber onde e de que forma seriam instaladas, e
as razõespara não analisarmos previamente o projeto de
instala-ção.
Explicamos que vendemos uma média de 30 calhas pormês e em todas
as nossas propostas oferecemos alterna-tivamente o medidor
ultrassônico de vazão (que é umitem essencial para monitoramento
constante) e tambémserviços de consultoria para projeto e
acompanhamentode instalação. Nesta consultoria está inclusa a
visita detécnico especializado para análise preliminar, já que
emalguns casos a calha pode não ser o sistema de mediçãomais
adequado. Neste caso existia um projeto para todaa ETE, que
contemplava a instalação das calhas, razãopela qual a área de
compras do cliente julgou não ser ne-cessária nossa
contratação.
Considerações importantes
Explicaremos deforma simples e prá-tica alguns pontos
im-portantes a seremconsiderados parainstalar a calha Pars-hall. O
item 5.2.2 danorma NBR ISO9826 dá muita impor-tância ao canal
deaproximação e não épor outra razão senão pelo fato de que somente
com umcanal adequado a calha irá executar bem sua função de
me-dição. O líquido pode chegar de várias maneiras a estecanal,
como por tubulação, por baixo, por cima, pelaparte frontal ou
lateral etc. O projeto deve levar isso emconsideração para que o
líquido entre na calha de ma-neira suave, sem turbulência, e que
saia sem provocar re-fluxo ou afogamento da calha. Imaginemos uma
calha nº3 (correspondente à W=12”), em que a faixa de vazãosupera
1.600 m3/h. Dois ou três milímetros de diferença
poderão indicar e totalizar milhares de litros a mais ou amenos
na medição se ela não estiver bem instalada. Nesteexemplo, imagine
a quantidade de produto químico co-locado a mais sem necessidade ou
a menos, prejudicandoo processo final...
As normas são elabo-radas para atender atéos piores casos e
vaidepender muito davisão e do conheci-mento do projetistapara cada
aplicaçãoem particular. Nanorma, por exemplo,é indicada largura
docanal a montante e adeterminação é que ela seja superior à
largura da entrada dacalha. Define, ainda, como deve ser projetado
o compri-mento do canal de aproximação. Ou seja, ter um
projetoadequado de medição de vazão com calha Parshall dependemuito
do conhecimento do projetista na interpretação danorma, em
hidráulica e na aplicação em particular, para queo objetivo final
seja alcançado. A declividade do canal deaproximação e a rampa de
acesso na chegada à calha tam-bém dependem de estudo prévio. Em
alguns casos, por
exemplo, um ângulo de declividade de 2˚ ou 3˚ atende aum bom
escoamento, assim como uma rampa de acessode no máximo 45˚ garante
uma entrada sem turbulênciano ponto de medi-ção. O canal desaída
deve ser proje-tado de maneira anão comprometer oescoamento
nemobstruir o fluxo.A c o n s e l h a m o sainda que após a
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Rampa até 45º
Ponto de mediçãopor ultrassom
Entra
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oca
nal ≥
0,0
0
Entra
da d
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lha
Cana
l maio
r que
en-
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alha
+0,00Declividade
mínima
-
calha se deixe um degrau para garantir o pleno escoamentodo
líquido.
Instalação da calha
Ao instalar a calha, deve-se considerar a preparação do ter-reno
não apenas para ela, mas também para os canais amontante e a
jusante, levando em consideração todas as va-riáveis possíveis,
inclusive quanto à chegada do líquido aocanal. No local indicado,
após limpeza e abertura da vala,deve ser lançado o concreto,
formando o contra-piso. Nomomento da instalação da calha, aplicar
nova camada deconcreto, assentando primeiramente sua base. Após
isso, já
com o concreto cu-rado, pode-se executaro chumbamento
daslaterais, juntamentecom os ângulos ouraios laterais do canala
montante da calha eprevistos em norma.Após isso, pode-se
aplicar no canal a montante nova camada de concreto paraformar o
piso e garantir o desnível definido em projeto e arampa de acesso à
entrada da calha. Em seguida aplique im-permeabilizante e, por
cima, a cristalização com resina es-pecifica para suportar os
produtos descartados.A calha deve, antes de receber o concreto, ser
muito bem
nivelada e aprumada nos quatro cantos, evitando torçõesque
prejudicarão a medição. A fixação da calha pode serfeita de várias
maneiras. Citaremos uma delas: utilize esta-cas de madeira ou aço
com travessas nas partes inferior e su-perior para garantir que ela
não saia do nível e do prumo. Éimportante lançar o concreto numa
consistência tal que ga-ranta boa aderência em toda a base da
calha. Aguarde meia-cura e efetue novamente a inspeção de nível e
prumo. Paracalhas grandes é conveniente fazer uma cama de
concretono formato da base da calha, lançar “groud” de maneira aque
penetre em todos os espaços livres entre a cama de con-creto e a
base da calha, acomodando-a e travando-a com asestacas e travessas
fixadas anteriormente.
Após o assentamento da calha em sua base, restam as late-rais.
Paredes em alvenaria com argamassa ou concreto re-solvem a fixação
nas laterais, porém muita atenção nadistribuição da argamassa ou do
concreto. Como já descritopara a base, deve-se garantir a perfeita
aderência do mate-rial às laterais da calha sem forçar e abaular
suas paredes,deformando-a. Para evitar isso aconselhamos reforços
in-ternos que poderão ser feitos com sarrafos e ripas na parte
interna da calha (parte lisa), mas com o cuidado de prote-ger as
paredes contra riscos ou outros danos. Com o su-porte travado
internamente na calha, é só despejar oconcreto, atentando para que
isso ocorra proporcional-mente nos dois lados da peça. Assim, a
calha Parshall estaráfixada definitivamente.
Conclusão
A boa medição com calha Parshall depende sempre de umaanálise da
aplicação e de um projeto adequado a cada caso.A calha pode ser
fabricada em fibra de vidro, em aço car-bono ou inox, em concreto
etc. Em alguns casos, princi-palmente para pequenas vazões, é comum
que a calhafornecida em fibra tenha os seus canais de aproximação
ede saída no mesmo material e acoplados a ela. Nada
disso,entretanto, elimina a necessidade de um técnico analisar
olocal e a vazão estimada, alémde profissionais competentes naárea
de construção civil.
Recomenda-se a utilização domedidor de vazão
ultrassônicooperando na calha. Sistemas ele-trônicos modernos
garantemmelhor precisão na medição erecursos adicionais, como
ar-mazenamento e transmissão dos dados para monitora-mento e
controle a distância. Seja para fins fiscais ou decontrole,
sistemas como esse permitem um planejamentomuito mais confiável e
eficiente.
A Incontrol oferece inclusive estes sistemas com alimen-tação
solar e com comunicação GPRS, permitindo que emlocais de difícil
acesso seja implantada a medição, com mo-nitoramento remoto em
qualquer parte do mundo.
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Publicação da Incontrol destinada a narrar cases na medição de
vazão e de nível
Jornalista Responsável: Gildo Mazza (MT 17830)
Incontrol: www.incontrol.ind.br � [email protected] � (11)
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site www.incontrol.ind.br
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