DESEMPENHO DE FLUXÔMETRO DE BAIXO CUSTO

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1 DESEMPENHO DE FLUXÔMETRO DE BAIXO CUSTO Junior Pommer*, Christopher Yuity Kuroda*, Paulo Henrique Tardelli*, Eudes José Arantes* *Engenharia Ambiental/UTFPR, Campo Mourão, Brasil Resumo O conhecimento das características hidrométricas dos corpos hídricos é um fator preponderante em projetos e estudos em recursos hídricos. A medição de velocidade é importante para determinar a vazão. Com atualmente equipamentos caros, buscam-se alternativas de baixo custo. Buscou-se determinar a precisão de um fluxômetro construído por Christopher (2009) [1], no qual os resultados foram satisfatórios a partir das curvas-chave. Palavras-chave: Interpolação, Velocidade, Vazão. Abstract The hydrometric knowledge of the characteristics of water bodies is a major factor in projects and studies in water resources. The speed measurement is important to determine the flow. With expensive equipment, to seek lower-cost alternatives. We attempted to determine the accuracy of a flowmeter constructed by Christopher (2009), in which the results were satisfactory from the rating curves. Keywords: Interpolation, Speed, Flow. Introdução O estudo de recursos hidrícos é extremamente importante para o desenvolvimento de uma nação. A construção de uma usina hidrelétrica é feita a partir de uma série de dados, analizando a vazão e velocidade do rio pelos últimos anos. Durante seu funcionamento, ao conhecer a quantidade de água que chega ao reservatório, pode-se tomar medidas preventivas, retendo água para um período de estiagem ou abrindo as comportas no caso de uma cheia. Pode-se citar também a irrigação, que deve ter um planejamento hidríco a fim de evitar catástrofes, como o secamento do Mar de Aral. O gerenciamento de uma bacia é de suma importância, para se preservar e utilizar-se desse potencial de maneira segura. 1/5

2 A vazão é definida pelo volume de água que passa por uma determinada seção do rio em certo espaço de tempo, sendo determinada pela largura, profundidade e velocidade do fluxo que constituem os três parâmetros chaves para estudar as propriedades do canal fluvial [2]. É possível medir vazão por diversos métodos, sejam eles diretos ou indiretos. Por métodos indiretos, temos instrumentos simples, precisando conhecer a largura e a profundidade média do canal, medindo-se a velocidade a partir de bolinhas de tênis ou outro objeto flutuador. É um método rápido, porém não preciso. Os métodos diretos são mais precisos, incluindo entre eles o molinete, aparelhos ultra-sônicos, calhas e vertedores, entre outros. O presente estudo teve como objetivo avaliar o desempenho do molinete de baixo custo construído por Christopher (2009), que desenvolveu um fluxômetro, com um cooler e um velocímetro de bicicleta. O velocímetro determina o número de voltas que o pneu da bicicleta faz, podendo ser integrado ao cooler. Materiais e Métodos Para analisar o trabalho de Christopher (2009), seu fluxômetro (Figura 1) foi testado com outros equipamentos, utilizando os seguintes materiais: Canal Hidráulico Tubo de vento Anemômetro FlowTracker Sonda Figura 1. Fluxômetro desenvolvido com cooler, velocímetro de bicicleta e multímetro, (CHRISTOPHER, 2009). Ambos os testes foram realizados no laboratório de Fenômenos de Transporte, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná. O primeiro foi realizado no Tubo de vento, para comparar o fluxômetro com os resultados precisos do anemômetro. A cada aumento de potência no tubo, foi medida a velocidade com o anemômetro e com o fluxômetro, ambos no bocal do aparelho. O segundo teste foi realizado no Canal Hidráulico, medindo a velocidade da água pelo FlowTracker, o 2/5

3 número de rotações por segundo com o fluxômetro, e a velocidade no tubo do canal a partir de uma sonda, no qual foi possível determinar a vazão. Resultados No teste realizado no tubo de vento, utilizando o velocímetro de bicicleta para diâmetro de 5, obteve-se os seguintes resultados apresentados na Tabela 1, e na interpolação entre o anemômetro e fluxômetro na Figura 2. Tabela 1. Resultados comparativos no tubo de vento entre o anemômetro e o fluxômetro em m/s ( *Quebra de Inércia) Anemômeto Fluxômetro 3,6 4,55* 4,0 5,92* 4,5 7,67* 5,0 8,97* 5,5 9,89* 6,0 10,69* 6,5 11,5 7,0 12,89 Figura 2. Interpolação entre Anemômetro e Fluxômetro. Testando os valores do anemômetro em função do fluxômetro, na equação genérica de aproximação dada pelo gráfico, obtêm-se as diferenças de velocidade do fluxômetro para o anemômetro, conforme mosta a Tabela 2 Tabela 2. Resultados do Fluxômetro e erro relativo em relação ao Anemômetro. Fluxômetro Erro Relativo 4,55-0, ,92-0, ,67-0, ,97-0, ,89-0, ,69 0, ,5 0, ,89 0, Para o canal hidráulico, o experimento com FlowTracker apresentou um resultado satisfatório, com um coeficiente de correlação 3/5

4 (R²) próximo de um, conforme indica a Figura 3. hidríco maior, como a dificuldade de se obter a profundidade, falta de apoio no leito do rio, além disso, as variações na velocidade da água dificultam uma leitura precisa. Conclusão Figura 3. Interpolação de resultados entre o Fluxômetro e FlowTracker Discussão Somente para velocidades a partir de 3,6 m/s no tubo de vento que o cooler do fluxômetro iniciou seu giro, com a quebra de inércia dele feita manualmente, permanecendo estável a partir disso, com o contador medindo 4,55 m/s. Para valores acima de 11,0 m/s no tubo de vento, o contador passou a falhar, sendo impossível determinar resultados. O alto valor de R² indica que 98,72% da variância de y ocorre em função de x, indicando uma boa precisão para o aparelho em teste. No canal hidráulico os resultados obtidos também foram satisfatórios para o fluxômetro, porém, o equipamento conta com dificuldades para um corpo Mesmo que seja de baixo custo, o fluxômetro apresentou resultados satisfatórios, quando comparado a equipamentos precisos, podendo ser empregado na medição de velocidade do vento e da água, sendo mais indicado no primeiro, devido aos problemas já apresentados em relação aos corpos hidrícos. A oxidação dos componentes do cooler pode diminuir a eficácia desse equipamento ao longo do tempo. Agradecimentos Agradeço ao meu orientador, Prof. Dr. Eudes José Arantes, ao grupo de trabalho e à Universidade Tecnológica Federal do Paraná pela infraestrutura para a realização do projeto e pela bolsa concedida. Referências [1] KURODA, C. Y. ; ARANTES, E. J. ; UMEKI, K. L. ; GENTIL, V. H. T ; KOZIEL, E. Desenvolvimento de medidores de vazão de baixo custo. In: XIV Seminário de Iniciação Científica e 4/5

5 Tecnológica da UTFPR, 2009, Pato Branco. XIV SICITE, [2] CARVALHO, T.M. Técnicas de medição de vazão por meios convencionais e não convencionais. Revista Brasileira de Geografia Física, Recife-PE, v. 01, n. 01, Mai/Ago, /5