Desenvolvimento de medidores de vazão de água não invasivos

O medidor de vazão de água não invasivo usa tecnologia de medição de vazão ultrassônica; os transdutores do medidor de vazão geralmente são do tipo clamp-on, sem serem intrusivos nas tubulações de água. Muitas vezes, vemos medidores de vazão ultrassônicos portáteis, medidores de vazão ultrassônicos de mão ou medidores de vazão de parede com sensor de vazão não invasivo para fazer medições de vazão de água.

A tecnologia de medidores de vazão ultrassônicos surgiu no mercado desde 1970. No início, era baseada principalmente no medidor de vazão Doppler . No entanto, no estágio inicial, a tecnologia de medidores de vazão de água não invasivos foi aplicada em muitas aplicações inadequadas, resultando em resultados de medição ruins. Anos depois, algumas aplicações mais bem-sucedidas foram promovidas, e a medição de vazão de água ultrassônica com tecnologia não invasiva foi gradualmente reconhecida pelos usuários. Ao mesmo tempo, a capacidade da unidade de processamento eletrônico dos medidores de vazão ultrassônicos foi aprimorada nas últimas décadas com a melhoria do nível técnico da indústria eletrônica. Com o desenvolvimento contínuo, essas melhorias não apenas expandem o campo de aplicação dos medidores de vazão Doppler, mas também tornam o medidor de vazão ultrassônico de trânsito no tempo aplicado a uma variedade de aplicações e podem obter maior precisão, tornando assim a tecnologia de medidores de vazão ultrassônicos não invasivos mais usada.


Desde 1990, muitas empresas de petróleo e gás e estações de calibração de vazão acumularam uma grande quantidade de dados práticos, concluindo assim o primeiro relatório de pesquisa sobre a medição de gás natural por medidores de vazão ultrassônicos em 1996, que é a parte importante do relatório AGA 9 de 1998. Desde então, medidores de vazão ultrassônicos têm se desenvolvido amplamente na área de medição de gás natural. Em 2005, também com base em uma grande quantidade de dados práticos, a norma API 5.8 para medição de hidrocarbonetos líquidos por medidores de vazão ultrassônicos líquidos foi oficialmente promulgada, o que promoveu efetivamente a aplicação de medidores de vazão ultrassônicos líquidos em petróleo e seus derivados.


Atualmente, o número de medidores de vazão ultrassônicos é aplicado globalmente a uma taxa de mais de 10% ao ano. A China é o país com crescimento mais rápido, e a indústria de petróleo e gás é o setor com maior aplicação.

Princípio do medidor de vazão de água não invasivo

Existem duas tecnologias comuns de medidores de vazão ultrassônicos no mercado atualmente: o medidor de vazão por tempo de trânsito e o medidor de vazão Doppler. Embora os medidores de vazão não intrusivos com método de tempo de trânsito tenham sido inventados posteriormente, eles são amplamente utilizados e podem alcançar maior precisão na medição de água. Embora a aplicação da tecnologia Doppler tenha muitas limitações, ela também tem sua aplicação única na medição de águas residuais ou sujas.

Medidor de vazão de tempo de trânsito com sensor de fluxo de água não invasivo

O método do medidor de vazão por tempo de trânsito refere-se à técnica de determinar a velocidade da água na tubulação medindo o tempo entre os dois transdutores quando o pulso ultrassônico flui para frente e para trás. Cada transdutor atua como um transmissor e, em seguida, como um receptor. Os medidores de vazão por tempo de trânsito são usados principalmente para água limpa, água da torneira, água subterrânea, água de combate a incêndio, etc., não sendo adequados para água suja, esgoto ou efluentes.


Sob a condição de que a água preencha o tubo e esteja parada, o tempo do pulso ultrassônico de e para o transdutor é teoricamente o mesmo. Porque em um fluido estático, a velocidade do som ultrassônico propagando-se em diferentes direções é constante. Se a água flui através de um tubo, os pulsos ultrassônicos viajam mais rápido a jusante do que a montante, e a diferença de tempo entre os dois é proporcional à velocidade da água no tubo. Medidores de vazão ultrassônicos mono e multicanal podem ser usados para medir vazões de água, mas os medidores de vazão ultrassônicos multicanal medem com mais precisão porque obtêm informações de vazão de diferentes locais no perfil da água, portanto mais próximos da situação real da vazão. A velocidade do fluxo é calculada a partir do tempo de viagem em uma distância fixa e não é afetada por fatores como temperatura da água, pressão e composição do fluido.

Medidores de vazão ultrassônicos apresentam altíssima precisão em uma ampla faixa de vazão, sem perda de pressão na tubulação. Por não possuírem partes móveis, os medidores de vazão ultrassônicos apresentam desempenho muito estável, assim como medidores de vazão não intrusivos. Em geral, os medidores de vazão não invasivos apresentam as seguintes vantagens principais em relação a outros tipos de medidores de vazão: medidores de vazão sem partes móveis, medidores de vazão sem contato, sem perda de pressão; ampla relação de redução; medição bidirecional; sem necessidade de manutenção periódica; instalação simples de encanamento; estabilidade e longa vida útil.

Grampo no medidor de vazão de água ultrassônico

Os medidores de vazão ultrassônicos do método Doppler e do método de transmissão de tempo possuem instalação clamp-on; podem ser instalados por clamp-on. Medidores de vazão não invasivos não penetram na parede do tubo e suas sondas não entram em contato com a água. Este medidor de vazão não intrusivo apresenta vantagens na medição de fluidos corrosivos, mas sua precisão é baixa e não atende aos requisitos de alta precisão.


O medidor de vazão clamp-on precisa cumprir rigorosamente as seguintes operações:
✅ O material do tubo a ser medido deve ser adequado à transmissão de ondas sonoras;
✅ A superfície de montagem deve estar limpa e higienizada;
✅A sonda deve ser acoplada acusticamente na parte externa do tubo (geralmente é utilizada graxa ou epóxi);
✅A parede interna do tubo a ser medido deve estar livre de substâncias capazes de absorver ondas sonoras.

Por exemplo, os fabricantes de medidores de vazão oferecem diferentes maneiras de instalar braçadeiras em medidores de vazão para posicionar a sonda. Alguns fabricantes fixam o conjunto da sonda à parede externa da tubulação por meio de trilho de alinhamento, correia, correntes de ligação ou montagem em superfície para fixar o módulo inteiro ao tubo. A velocidade do som na qual uma onda sonora se propaga é determinada pelo material através do qual ela passa, e o ângulo de refração resultante varia amplamente. Como tanto o tubo quanto a água podem produzir ângulos de refração, é muito difícil posicionar a sonda com precisão.

Além disso, o posicionamento da sonda que funciona para um fluido não funcionará para outros fluidos devido a mudanças no ângulo de refração.
Após o posicionamento preciso da sonda, ela deve ser acoplada acusticamente à parede externa do tubo com graxa ou epóxi. Superfícies de acoplamento ásperas podem fazer com que a sonda se desprenda da parede do tubo, afetando a transmissão e a recepção de pulsos entre as sondas. Para aplicações de transferência de custódia, medidores de vazão ultrassônicos do tipo clamp-on não apresentam a precisão e a estabilidade necessárias.

Especificações do medidor de vazão de água não invasivo

• O medidor de fluxo de água não invasivo pode ser feito de um medidor de fluxo de água invasivo de montagem em parede ou de um medidor de fluxo de água portátil ou de um medidor de fluxo de água portátil;
• O fluxo de água direto e reverso pode ser medido e registrado nos dados por medidores de fluxo não intrusivos.
• Transmissores de medidores de vazão não invasivos utilizam uma variedade de protocolos de comunicação, como 4-20 mA, pulso, relé, RS485 e Modbus. O medidor de vazão pode transmitir dados para um computador ou nuvem por meio deste protocolo, possibilitando a implementação da Internet das Coisas. O protocolo de comunicação é adequado para diferentes condições ambientais.

Aqui estão informações técnicas sobre a configuração MODBUS RS485 do medidor de vazão ultrassônico não invasivo: Configuração MODBUS RS485>>


• O transmissor de vazão possui um registrador de dados integrado para salvar os dados de medição de água, que podem ser exportados para um computador. Os dados da tubulação de inspeção podem ser exportados durante a inspeção de manutenção. Os dados incluem tempo, vazão de água, vazão total de água, vazão de água direta e reversa, e o intervalo de medição pode ser definido, o que é adequado para trabalhos de inspeção de tubulação e monitoramento de vazão de água.
• Diferentes maneiras de instalar sondas ultrassônicas de fluxo não invasivas, como elos de corrente, trilhos de alinhamento ou correias. Medidores de vazão sem contato para perda de pressão zero.



Medidor de vazão ultrassônico montado em trilho de alinhamento



• Os medidores de vazão de água não invasivos são equipados com transdutores de fixação para não causar danos à tubulação de água e não causar vazamentos na tubulação.
• Tamanho da tubulação de água de DN32 a DN2000, o tamanho normal solicitado é medidor de vazão de água não invasivo de 1 polegada, 2”, 3” 4 polegadas, DN100, sensor de vazão ultrassônico de 6 polegadas, medidores de vazão de 8 polegadas, 10”, 12 polegadas ou DN300 com braçadeira
• Faixa de velocidade da água: ±0,01m/s~±12,0m/s

Aqui anexamos um vídeo de como instalar um medidor de vazão ultrassônico não invasivo >>