VOLUME DE ÁGUA E AR EM LEITURA DE HIDRÔMETRO

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ressaltos hidráulicos (escoamentos torrenciais para fluviais, caracterizado por entrada de ar dos ambientes) em trechos das adutoras;

• Quando da utilização de águas naturais de qualidade inferior, pela formação de gás por meio da atividade biológica;

• Em trechos das adutoras e redes de distribuição nos quais ocorrem pressão negativa (retirada de ar do interior dos ambientes);

• Em menor monta, pelo processo de cavitação das bombas (queda de pressão liberando ondas de choque provocando danos à superfície atingida). (SIRTOLI, 2016)

Existem diversos padrões de escoamento de água e ar, dependendo da posição do tubo em que se encontram. O escoamento na posição vertical apresenta maior simetria em relação ao eixo da tubulação. Na posição inclinada também, com exceção da limitação ou total supressão do escoamento de bolhas. Os escoamentos na posição horizontal mostram padrões não simétricos, representados na Figura 1.

Figura 1 – Padrões de escoamento de ar/água em tubulações horizontais

Fonte: (SIRTOLI, 2016)

Sendo importante considerar que os padrões de escoamento de ar e água nas tubulações, influenciam na velocidade do deslocamento do ar, que tem que atingir um valor mínimo para que possa ser removido. (LOPES, 2011)

3. Materiais e Métodos ou Metodologia

Através de uma análise de dados quantitativa, feita pela coleta de dados de medição do hidrômetro, a motivação deste projeto é identificar possíveis problemas de aferimento do mesmo, sendo que é possível verificar que o hidrômetro é capaz de medir além da água, o ar, o que pode interferir em sua medição final, alterando a correta tarifação da companhia de saneamento.

Para comprovar os dados da pesquisa, foi utilizado um bloqueador de ar, aparelho para impedir a passagem de ar pelo hidrômetro, fazendo com que o mesmo meça somente a água. E para obter-se uma medida digital e com maior confiabilidade, será utilizado um sensor de fluxo de água HZ21WA, para visualizar os dados, um display 16x2 segmentos, além de um Arduíno 2560 para o processamento dos dados digitais. Para saber o valor real de água sem interferência do ar, a água que sair pelo protótipo será pesada por uma balança modelo HBF-514C.

Interligaremos os componentes citados acima direto a um ponto de mesma vazão que em um hidrômetro, para se ter uma amostra real da distribuição da concessionária de água. O segundo recipiente será utilizado para coletar toda água que passará pelo circuito, desta forma a água utilizada para o teste será reaproveitada.

Hidrômetro ou medidor de água, como na Figura 2 abaixo, é o instrumento de aferição de consumo destinado a indicar e totalizar, continuamente, o volume de água que o atravessa. O hidrômetro taqueométrico ou de velocidade é aquele cujo mecanismo medidor é acionado pela ação da velocidade da água sobre um componente móvel (turbina ou hélice). Os hidrômetros taqueométricos são muito utilizados pela sua capacidade de integração de diversas funções em espaço reduzido, tais como: medição, totalização e armazenamento de dados.

Figura 2 - Identificação do mostrador do hidrômetro

Fonte: Próprio autor

O hidrômetro possui quatro partes básicas: A relojoaria, totaliza os consumos transmitidos pelas engrenagens, enquanto que a transmissão (conjunto de engrenagens) transfere o movimento do medidor à relojoaria. A carcaça compõe o corpo do hidrômetro agrupando as demais partes e o elemento de medição possui movimento contínuo que pode ser convertido em volume.

Para realizar a leitura nesse medidor são usados tanto os roletes de leitura direta, quanto os ponteiros. Os números pretos nos roletes indicam a parcela inteira do volume acumulado, os vermelhos são os dois primeiros decimais e os números indicados no mostrador são o terceiro e o quarto decimais, completando a precisão do volume em m³.

O aparelho bloqueador de ar impede que o ar existente nas tubulações de água das concessionárias passe pelo hidrômetro, ele deve ser instalado depois do hidrômetro podendo ficar na vertical ou horizontal. O equipamento tem um diafragma que comprime a coluna de água que entra pela tubulação sentido a caixa de água, permitindo que passe apenas um fluxo contínuo de água sem falhas de ar.

O funcionamento do protótipo, como ilustrado na Figura 3, consiste basicamente em um ponto de entrada de água, ligado ao hidrômetro (medição analógica), ao sensor de fluxo (medição digital) e ao bloqueador de ar. Abrindo o registro de entrada de água permitirá a circulação de água pelo protótipo, a qual passará pelos equipamentos de medição, aferindo a precisão do hidrômetro.

Figura 3 – Fluxograma do Protótipo

Fonte: Próprio autor

As medidas feitas serão divididas em três partes:

a) Medição dá água sem presença de ar;

b) Medição dá água com presença de ar;

c) Medição dá água com presença de ar e com o bloqueador de ar;

O custo do projeto circunda apenas na compra dos aparelhos, que são: o hidrômetro no valor de R$ 77,24, Bloqueador de ar R$ 43,00, Sensor de Fluxo R$ 39,17 e mais R$ 8,50 de conexões, somando R$ 167,91, sendo que para implementação em uma residência do bloqueador de ar, é necessário apenas o próprio bloqueador, pois os demais componentes estão sendo utilizados apenas para testes.

4. Resultados Experimentais

Testando o nível de confiança da medição de água do hidrômetro sem a inserção de ar, comparando-se o valor ao obtido pelo sensor de vazão, viu-se que os valores eram equivalentes, considerando as margens de erro e precisão da balança, do sensor de vazão e a precisão do olho humano, assim o hidrômetro aferia corretamente a quantidade de água.

Levando em consideração a existência de ar pelo sistema de distribuição de água, para aferir se o hidrômetro é sensível à passagem de ar, foi implementado no protótipo uma conexão que permitia a inserção de ar. Através dessa conexão foi soprado ar ao sistema e constatou-se