incontrol

cases

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

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

incontrol

cases

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

incontrol

cases

Rampa até 45º

Ponto de mediçãopor ultrassom

Entra

da d

oca

nal ≥

0,0

0

Entra

da d

a ca

lha

Cana

l maio

r que

en-

trada

da c

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.

incontrol

cases

incontrol

cases

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 � vendas@incontrol.ind.br � (11) 3488-8999Para receber novas edições desta publicação, solicite no site www.incontrol.ind.br

i c