Introdução e princípio de funcionamento do medidor de vazão em canais abertos

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　　A descarga de efluentes industriais inclui formas de descarga sem pressão, como tubulações sob pressão e canais abertos, bem como tubulações sem pressão. É bastante fácil medir o fluxo de águas residuais que são descarregadas por meio de tubulações sob pressão. Para isso, podem ser utilizados medidores de vazão para tubulações do tipo eletromagnético, a laser ou baseado na diferença de pressão em Vena Contracta. Atualmente, no nosso país, a descarga de esgoto é feita principalmente por meio de canais abertos sem pressão. Os medidores de vazão para esses canais foram desenvolvidos justamente para resolver o problema da medição do volume de esgoto descarregado dessa maneira. 　　1. Princípio de funcionamento e composição dos medidores de vazão em canais abertos 　Para a medição da vazão de esgoto em canais abertos, são geralmente utilizados tanques de Pitot e barragens de parede fina como métodos de medição. O princípio por trás desses métodos é a técnica de medição por restrição de fluxo. O que é medido, na verdade, é a diferença de nível entre a parte superior e a inferior do dispositivo de restrição de fluxo. Com base nessa diferença de nível, é possível calcular a vazão instantânea no trecho do canal onde o fluxo ocorre. 　　O medidor de vazão de esgoto em canais abertos é composto por uma bacia de medição (canal de medição), um sensor de nível e um instrumento secundário. São realizadas, separadamente, as tarefas de criar uma cabeça d’água (fluxo padrão), medir a altura do nível da água e calcular o caudal. 　　2. Tipos e áreas de aplicação de barragens e canais 　　2.1 Barragens de medição de vazão 　　Qualquer estrutura capaz de bloquear o fluxo da água e permitir que ela transborde pelo seu topo é considerada uma barragem. Existem muitos tipos de barragens: de acordo com a espessura, podem-se dividir em barragens de parede fina (cuja espessura da parede é menor que 0,67 vezes a altura hidráulica geométrica), barragens adequadas para determinados fins e barragens com topo largo; de acordo com a forma da seção transversal, podem-se dividir em barragens triangulares, trapezoidais, etc.; de acordo com a forma como o jato de água se conecta ao nível da água abaixo, podem-se dividir em barragens submersas e barragens não submersas. 　　Os mais utilizados são as barragens triangulares de paredes finas, as barragens trapezoidais de paredes finas e as barragens retangulares de paredes finas. 　　Sob certas condições, para um determinado açude de paredes finas, o caudal está em uma relação funcional com a altura da cabeça hidráulica; com base nisso, é possível medir o caudal das águas residuais. 　　Ao medir o fluxo com uma barragem de água, há uma grande perda de head de água; esse método é adequado para medir esgotos com poucos sólidos em suspensão e sem substâncias fibrosas. 　　2.2 Canais de medição de vazão São barragens com topo largo e contração lateral; quando a altura da barreira é zero, eles são chamados de canais. Trata-se de uma variante especial de barragem. Existem canais com canal estreito (canal de Bárs), canais sem canal estreito (canal de Sun) e canais com canal largo, entre outros. 　　O tanque de Pitot é frequentemente utilizado para a medição do fluxo em canais abertos. 　　Sob certas condições, para um determinado canal de tipo “Pascal”, o fluxo de água tem uma relação funcional com a altura do nível da água a montante; com base nisso, é possível medir o fluxo de esgoto. 　　Ao medir o fluxo de água com um canal de medição, a perda de head é pequena, e o método é adequado para uma ampla gama de condições da água. Ao ser utilizado para medir águas residuais, é necessário remover prontamente os organismos aquáticos presentes nas paredes do canal, mantendo-as lisas. 　　3. Sensores de nível de líquido Existem vários métodos para medir o nível da água. Os principais são os sensores de nível de ultrassom, os sensores de pressão, os sensores capacitivos e os sensores com flutuador. Esses sensores de nível têm características próprias, e suas áreas de aplicação também são diferentes. 　　3.1 Sensores de nível por ondas ultrassônicas 　　Os sensores de ondas ultrassônicas são uma aplicação prática do método de medição a distância por ondas ultrassônicas. Sua vantagem é a capacidade de medir o fluxo sem necessidade de contato físico, além de terem um amplo campo de aplicação. No entanto, é necessário que a superfície do líquido reflita bem as ondas ultrassônicas. A presença de espuma, impurezas ou outros materiais que possam causar reflexos anormais pode gerar grandes erros nas medições. Além disso, os ultrassons também são afetados por fatores climáticos como temperatura, pressão atmosférica e velocidade do vento. Embora esses fatores possam ser compensados, a estrutura dos instrumentos é complexa e seu custo é elevado. 　　3.2 Sensores de nível a pressão 　　Sua característica principal é a facilidade de instalação. No entanto, exige-se que a densidade do líquido a ser testado seja basicamente constante, portanto, sua aplicação em esgotos com grandes variações de densidade é limitada. Além disso, ao utilizá-lo em águas residuais, é preciso garantir que os orifícios de medição estejam livres de obstruções. 　　3.3 Sensores hidráulicos capacitivos 　　Sua característica principal é não possuir partes móveis. No entanto, é difícil equilibrar a resistência mecânica do meio isolante com suas propriedades dielétricas. Além disso, as mudanças de capacidade causadas pela influência da temperatura no meio isolante reduzem a precisão das medições. Por fim, ao serem utilizados em águas residuais, é necessário limpar regularmente a superfície dos eletrodos. 　　3.4 Sensores de nível de tipo flutuador 　　Sua característica principal é o baixo custo. Eles não são afetados pela qualidade da água e têm uma ampla faixa de aplicação. No entanto, é necessário que a densidade da água seja praticamente constante. Além disso, deve-se prestar atenção aos resíduos que se acumulam na superfície do flutuador, pois eles podem afetar sua densidade. 　　4. Instrumentos secundários 　　Os instrumentos secundários são dispositivos automáticos que conseguem receber os sinais de tensão (ou fluxo) dos sensores de nível, e com base nesses sinais, calculam o fluxo de águas residuais. Eles permitem determinar tanto o fluxo instantâneo quanto o fluxo acumulado. Pode ser conectado a um registrador para observar as variações no fluxo, e também pode ser conectado a um microcomputador, permitindo o monitoramento automático do fluxo. 　　A medição do fluxo é um elemento importante para a contabilidade econômica das empresas. Uma medição precisa e confiável do fluxo é uma condição essencial para garantir a produção normal das empresas, sendo também um dos meios importantes para se alcançar os melhores resultados econômicos.