Manual de Operação eInstalação Calha Parshall MEDIDOR DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS Cód: 073AA-025-122M – Rev. B Novembro / 2008 Incontrol S/A. Rua João Serrano, 250 – Bairro do Limão – São Paulo – SP – CEP 02551-060 Fone: (11) 3488-8999 – FAX: (11) 3488-8980 e-mail: [email protected] ..................... 9 7............................................................. MEDIDOR DE NÍVEL......................................... 10 9............................................................................................. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO........... 4 4.................... 2 2................................................................... INSTALAÇÃO........................ MANUTENÇÃO............................................................ 11 10......... ....................................................... ..................................... ............................................. CERTIFICADO DE GARANTIA ......... ....... 12 ______________________________________________________________________ 1 ...................................................................................Calha Parshall Incontrol ÍNDICE 1......................... INTRODUÇÃO ............. CONSTRUÇÃO............................................... 9 6................. .......................... 3 3..... .......................... SELEÇÃO DE TAMANHO............... 8 5................................................... OPERAÇÃO.................................................... 10 8............................... FÓRMULAS E TABELAS........ ................ ........................................................................................................... nos Estados Unidos. hoje em dia é utilizado frequentemente nas aplicações industriais e de saneamento. na década de 1920. ______________________________________________________________________ 2 . Parshall. é uma melhoria realizada no projeto de calha Venturi. Desenvolvido inicialmente para aplicações em irrigação.Calha Parshall Incontrol 1. INTRODUÇÃO O medidor Parshall desenvolvido pelo engenheiro Ralph L. no líquido medido. produz um nível.Calha Parshall Incontrol 2. podemos obter leituras de vazão com uma boa precisão. possuindo na entrada um trecho convergente (0-1). é um medidor de vazão para canais abertos. também chamado de crista. que está diretamente relacionado com a vazão. também conhecido por Calha Parshall. um trecho contraído em declive de seção constante (1-2). ______________________________________________________________________ 3 . e na saída um trecho divergente em aclive (2-3). Com auxílio de um medidor de nível externo adequado. Figura 1 O trecho convergente. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO O medidor Parshall. A calha é constituída de uma estrutura com paredes verticais. 5 630 0. 548 5 0.08 0.0 4000 0.0 3000 0.40 6.397 h a 0.7 1.80 95. 577 9 1. 586 10 1. min .05 0.6 1.440 h a 0.279 n onde C D é o coeficiente de descarga n é um expoente dependente de b 2) Valores arredondados Tabela 1 ______________________________________________________________________ 4 .03 0. Porém.6 1. as características de vazão das calhas Parshall de pequenas e grandes dimensões: Largura Equação Intervalo de Intervalo de Limite Razão de da da Altura 2) modular Submergência Calha Vazão Parshall Garganta vazão 1) ha Q σc σ b nº Q = Ch n a (m ) -3 (x10 m /s) 3 (experimental) (recomendado) (m ) 3 (m / s ) min . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.152 0.25 0.1 NORMA NBR/ISSO 9826:2008 As tabelas a seguir apresentam.6 1.147 h a 0.80 45.904 h a 0.72 0.06 0. 605 13 2.03 0.74 0.668 h a 0. 0.06 0.403 h a 0.67 0. 593 11 1.03 0. tendo em vista ser uma norma relativamente nova.08 0. Portanto.004 h a 0. 599 12 2.5 400 0.5 850 0. a grande maioria das calhas Parshall existentes obedecem à norma ASTM 1941:1975.0 2500 0.10 5. 580 1 0. 537 4 0.80 80.55 0.68 0. CONSTRUÇÃO Os tamanhos das Calhas Parshall são designados pela largura da garganta (trecho contraído). verificar por qual norma foi fabricada a sua calha para utilizar corretamente os dados aqui apresentados. respectivamente.00 2.7 1.0 3600 0.66 0.45 1.20 2.75 12.0 250 .6 1.60 1.80 35.80 4.7 1.78 0.08 0.62 0.30 0. A norma vigente no Brasil é a norma NBR/ISO9826:2008.5 100 0.561 h a 0.06 0.50 3. 565 7 0. Neste manual apresentamos os dados das duas normas.0 1500 .45 1.7 1. 513 2 0.75 1.80 30.75 25.679 h a 0.222 h a 0.64 0.772 h a 0.0 1250 0.06 0. 557 6 0.7 1.381 h a 0.75 4.60 3.75 30.70 0.75 3.80 100. 521 3 0.06 0. Os tamanhos disponíveis são os apresentados nas tabelas abaixo: 3.0 1100 0.6 1.6 1.76 0.03 0.0 2000 0. max . 569 8 1. max .038 h a 0.Calha Parshall Incontrol 3.7 1) C = CDb × 3.6 1. 0.90 2. 0 1.28 0.859 h a 0.75 93.09 1.80 2.62 17.45 h a 0.83 0.80 5. 6 16 4.05 7.09 1.04 0.24 35. 6 18 7.37 0.83 0.80 1.09 1.80 3.23 25.94 h a 0. onde C D é o coeficiente de descarga Tabela 2 Figura 2 ______________________________________________________________________ 5 . 6 Min Max ]Min Max ( m3 / s ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 14 3.43 ha1.67 0.80 2.5 1.38 47.04 0.0 1) C1 = C Db .5 1.33 0.16 8. 6 21 15.80 4.68 0.70 0.0 1.09 1.97 0. 6 15 3.2 1. 6 17 6.0 20 12.09 1.463 ha1.83 0.41 h a 0.57 10.83 0.0 1. 6 19 9.60 74.80 1.19 14.16 0.14 21.09 1.68 9. 6 0.10 14.44 h a 0.31 37.09 1. Calha Parshall Incontrol Equação da Intervalo de Intervalo de Largura 1) Altura Vazão Coeficiente de vazão Razão de da Condição de ha Q Submergência Calha Submergência Parshall Garganta escoamento (m ) ( m3 / s ) σ (Fator de Correção) nº b livre (recomendado) Cs (m ) Q = C1 ha1.96 h a 0.07 0.80 1.46 56.83 0.19 28.09 1. 6 0. 660 1.300 0.152 0.2 5138 48” 132 6922 60” 163 8726 72” 265 10551 84” 306 12376 96” 357 14221 Tabela 4 ______________________________________________________________________ 6 .600 0.300 0.900 0.840 7.050 0.600 0.750 0.075 0.350 8.600 0.230 1.050 0.142 1.100 1.305 2.534 2.072 1.072 1.075 0.610 4.230 0.880 10.04 47.270 6.325 1.072 0.500 0.2 NORMA ASTM 1941:1975 Largura da Capacidade de Vazão Garganta W Min Max 3 3 (inch) (m /h) (m /h) 1” 1.075 0.800 0.620 .305 0.329 1.075 0.380 2.230 1.230 1.920 0.570 1.230 3.050 0.950 5 0.600 0.152 1.700 0.622 0.072 1.220 0.050 0.305 0.448 1.203 1.575 1.200 0.620 .075 0.686 15.683 1.415 0.400 0.343 4.427 2.830 0.470 2.930 .230 1.520 16 4.072 0.640 2.670 7.305 0.890 17.305 0.100 0.230 1.600 2 0.989 1.570 4.920 0.920 0.050 0.305 0.250 0.230 0.686 18.830 0.230 0.100 2.050 0.230 0.340 5.230 .075 0.600 0.920 0.632 2.020 1.050 0.550 0.227 1.620 7.650 1.250 2.950 4 0.305 0.400 0.270 .600 0.920 1.012 0.02 19.100 0.940 3.305 0.560 1.230 2.295 1.140 7. 2.075 0.310 7.115 0.600 0.400 2.343 5.920 0.920 0.4 2” 2.900 0.352 0.800 1.8 3374 36” 62.140 1.390 0. 3.686 12.830 17 6.10 398 9” 9.230 3.760 4. 2.230 0.910 0.000 10 1.280 1.880 13.050 0.050 0.686 10.050 0.880 .130 18 7.075 0.880 0.820 4.500 1. 5.050 0.000 14 3.920 0.620 .270 0.Calha Parshall Incontrol Altura Calha Garganta Seção de Entrada Seção de Saída da Parshall Parede nº b l X Y hp1 b1 l1 le la h2 l2 hp2 hc 1 0.000 11 1.200 0.836 1.530 1.100 0.130 20 12.072 0.17 907 12” 11.454 0.457 7.950 1.950 7 0.920 0.072 0.000 2. 2.200 1.830 0. 3.030 4.910 0.072 1. 4.600 0.840 1.230 0.950 8 1.600 0.152 1.600 0. 1.600 0.000 9 1.377 0.050 0.750 0.072 0.230 0.305 2.620 1.686 9.967 0.920 0.9 3” 3.305 2.800 3 0.320 3.06 115 6” 5.075 0.700 1.190 1.607 1.830 0.230 .130 Tabela 3 3.020 0.830 0.121 1.400 0.480 8.000 12 2.050 0.920 0.425 1.181 1.050 0.450 0.680 1.074 1.3 2508 24” 42.610 0.240 1.072 1.075 0.920 0.305 2.590 3.130 21 15.050 0.072 0.305 2.075 0.960 0.230 0.000 13 2.305 0.920 0.900 0.075 0.2 1641 18” 15.950 6 0.220 15 3.800 0.920 0.350 1.230 2.600 0.072 1.660 0.440 0.610 0.660 0.734 1.830 3.600 0.530 8.075 0.000 0.500 0.130 19 9.830 0.230 0.230 1.380 1.305 0.050 0.230 0.780 1.600 0. 6 2223 508 50.2 ⎯ ⎯ 25.2 ⎯ 42.4 38.8 76.2 96” 2438 1625 2391 2743 3397 914 610 914 76.0 ⎯ 28.2 457 228.2 457 228.2 60” 1981 1321 1943 1829 2302 914 610 914 76.6 4172 610 50.2 381 228.6 1492 508 50.3 1080 406 50.8 76.8 76.2 457 228.2 381 228.8 76.Calha Parshall Incontrol Figura 3 DIMENSÕES W A 2/3A B C D E T G K M N P R X Y [inch] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] 1” 363 242 356 93 168 229 76.2 18” 1448 965 1419 762 1026 914 610 914 76.2 305 114.6 1676 508 50.2 36” 1677 1118 1645 1219 1572 914 610 914 76.2 381 228.6 2711 610 50.6 3080 610 50.2 84” 2286 1524 2242 2438 3032 914 610 914 76.94 12.2 203 19.6 3442 610 50.52 25.6 3810 610 50.2 24” 1524 1016 1495 914 1207 914 610 914 76.3 902 406 50.8 76.8 76.6 1854 508 50.2 12” 1372 914 1343 610 845 914 610 914 76.2 305 114. embora seus valores sejam determinados matematicamente baseados na mesma.7 2” 414 276 406 135 214 254 114 254 22.2 457 228.2 48” 1829 1219 1794 1524 1937 914 610 914 76.8 76.2 Tabela 5 Obs.4 ⎯ 57.2 9” 880 587 864 381 575 762 305 457 76.9 ⎯ ⎯ 9.2 457 228.8 76.4 3” 467 311 457 178 259 610 152 305 25.: As medidas correspondentes à calhas Parshall com largura de garganta de 1” e 2” não constam na norma ASTM 1941:1975.8 76.8 76.2 381 228. ______________________________________________________________________ 7 .1 6” 621 414 610 394 397 610 305 610 76.6 ⎯ ⎯ 7.8 76.2 72” 2134 1423 2092 2134 2667 914 610 914 76. As seguintes recomendações devem ser levadas em conta: a-) Utilizar sempre escoamento livre.90 m. 3-) relação hb/ ha = 0. ______________________________________________________________________ 8 . devem ser conhecidos os seguintes dados: a-) largura do canal na montante e na jusante.Calha Parshall Incontrol Os medidores Parshall podem ser construídos no campo ou fabricados nos seguintes materiais: a-) Fibra de vidro b-) Aço carbono revestido c-) Aço inox d-) Concreto 4. 2-) relação hb/ ha = 0. pois assim é necessário apenas um medidor de nível no trecho convergente. e-) Caso tenha afogamento.24 m.correspondem à altura da lâmina de água a jusante.7 para medidores até 2.40 m.8 para medidores até 15.7 para medidores de 30” a 40”.6 para medidores até 22”. b-) Para se obter escoamento livre as seguintes condições devem ser obedecidas: ¾ Norma NBR/ISO 9826:2008: 1-) relação hb/ ha = 0. b-) vazões máxima e mínima. hb e Hb . e-) previsão para vazões futuras. c-) Carga total na crista do medidor não superior à carga total na seção de entrada. SELEÇÃO DE TAMANHO Para a seleção do tamanho do medidor Parshall. Onde: ha e Ha – correspondem à altura da lâmina de água a montante.6 para medidores até 0. c-) profundidade da água no canal. Neste caso será necessário instalar um medidor de nível também no trecho contraído. d-) Perda de carga no medidor não superior à carga disponível. ¾ Norma ASTM 1941:1975: 1-) relação Hb/Ha < 0. obedecer os máximos citados anteriormente (item b). d-) perda de carga admissível. 2-) relação Hb/Ha < 0. para medidores de 12” a 36” um raio de 0. c-) O medidor deve ser alinhado longe o suficiente da comporta ou curvas.61 m. INSTALAÇÃO Algumas condições básicas de instalação devem ser obedecidas: a-) O medidor Parshall deve ser instalado precedido à montante ou por um reservatório de grande dimensão.41 m. e-) As paredes laterais do trecho contraído devem estar paralelas e verticais. localizada a uma distância de 2/3 do comprimento da parede convergente. d-) A crista do medidor deve estar rigorosamente em nível a fim de assegurar a mesma vazão para o mesmo nível ao longo da largura do medidor. h-) Pode-se fazer uma concordância em planta. na parte da entrada através de raios convenientes.Calha Parshall Incontrol f-) Obedecidas todas as condições citadas. OPERAÇÃO Operando-se com escoamento livre. b-) O medidor deve estar instalado com o canal tanto na montante como na jusante. ou por um trecho de canal prismático onde o escoamento seja uniforme. escolher a calha de menor largura. onde a velocidade seja sensivelmente nula. crista. basta uma medida da altura da lâmina de água a montante para se conhecer a vazão. ondas ou vórtices.51 m e para medidores de 48” a 96” um raio de 0. ______________________________________________________________________ 9 . condição de escoamento por submersão. porém possível. 6. num ponto próximo da seção final da garganta. 5. para medidores menores do que 12” um raio de 0. g-) Pode-se construir um degrau na saída ao fim da seção divergente (vide figura 2). além da medida na crista. será preciso também uma medida da altura da lâmina de água a jusante. Esta medida é feita na seção convergente. a posição dessa segunda medida deverá ficar a 2” a montante da parte final da seção estrangulada. Na operação não desejada. f-) Pode-se construir com aclive de 1:4 uma rampa inicial no início da seção convergente. Para medidores de 6” a 96”. por exemplo. i-) O medidor de nível deve estar instalado de forma a medir o valor da altura da lâmina de água a montante e da altura da lâmina de água a jusante. para que o escoamento na região da entrada do medidor seja uniforme e completamente livre de turbulências. ou seja. 7. o medidor Parshall é comumente utilizado em esgoto e água com sólidos em suspensão Porém. Valores de n – K [para vazão em m3/h] W n K [inch] [mm] 1” 25. madeira.80 72” 1828. metal ou fibra de vidro) pode ter tempo de vida variável.606 21963.00 84” 2133.60 Tabela 6 ______________________________________________________________________ 10 .8 1.2 1.60 96” 2438.550 434.538 3794. n é um valor que difere ligeiramente de 3/2 (vide a tabela abaixo para valores de K e n para diversos padrões). observar as condições da calha propriamente dita.578 10566.2 1.00 60” 1524.60 6” 152.530 1926.550 217.0 1.601 19101.4 1. MANUTENÇÃO A manutenção de um medidor Parshall é bastante simples. pois dependendo do material de construção (se concreto.2 1.29 2” 50.550 5133.60 9” 228.522 2484.6 1. Além do aspecto limpeza. pois sua forma construtiva dificulta o acúmulo de sedimentos.20 48” 1219.Calha Parshall Incontrol As relações Hb/Ha e que constitui a vazão de submersão na prática não deve ultrapassar 95%.4 1. Por isso.4 1.556 7855.587 13420. alvenaria. faz-se necessária uma vistoria cuja frequência é estudada caso a caso.58 3” 76.40 24” 609.595 16254. 8.4 1.60 36” 914. FORMULAS E TABELAS A função matemática para a norma ASTM 1941:1975 que expressa a vazão em função da altura é: Q = K x Hn Onde: K é uma constante que depende das dimensões da calha e ajuste da unidade de engenharia.6 1.547 633.8 1.00 18” 457.580 1371.8 1.6 1.00 12” 304. dependendo da sua condição de operação. como também podendo totalizar o volume do líquido que já passou pelo medidor Parshall. como o sensor não entra em contato direto com o fluido. nas unidades de engenharia de sua escolha. l/min. Atualmente. por sua precisão (±0. As unidades mais comuns são: m3/h. pois. não há problemas de incrustações. Agradecemos por qualquer tipo de sugestão que venha contribuir para a melhora deste documento. ______________________________________________________________________ 11 . MEDIDOR DE NÍVEL O medidor Parshall pode ser fornecido com escala graduada em vazão. também temos a vantagem de transmitir à distância. os valores de vazão (instantânea ou totalizada). na unidade de engenharia desejável. pois os dados desse documento são revisados periodicamente e as correções necessárias serão consideradas nas próximas versões. através sinal elétrico. seja por um sinal analógico 4-20 mA. Aviso: Este manual poderá ser alterado sem prévio aviso. o medidor de nível mais utilizado na Calha Parshall é do tipo ultrassônico. O medidor de nível ultrassônico possui um conversor com leitura direta ou vazão. Além disso. l/s ou m3/h.25% FE) e por sua praticidade.Calha Parshall Incontrol 9. seja por uma comunicação digital do tipo RS485. Medidor de Vazão tipo Calha Parshall. o equipamento tiver sido submetido a abusos ou manuseios impróprios. Quando o reparo. Modelo: ______________________ Nº. dentro da garantia. CERTIFICADO DE GARANTIA Este equipamento. de série: ___________________ É garantido contra defeitos de mão de obra e material pelo prazo de 365 dias da data de entrega. for necessário.Calha Parshall Incontrol 10. ficando as despesas de seguro e frete por conta e risco do usuário. o usuário deverá remeter o equipamento à fábrica ou reposto. Esta garantia será invalidada quando. a critério de julgamento da Incontrol. Data de Entrega: ____/_____/_____ Incontrol ______________________________________________________________________ 12 .