A história e o futuro da medição de vazão

(1) A origem da medição de vazão

A clepsidra e o relógio de água, usados para cronometragem na antiguidade, são dispositivos que utilizam a tecnologia de fluxo constante para calcular o tempo. A clepsidra mais antiga do mundo é o relógio de água egípcio do século XIV a.C. Em nosso país, a Cidade Proibida possui um relógio de água em forma de chaleira de cobre da Dinastia Han Ocidental (206 a.C. a 8 d.C.). Em 3000 a.C., as pessoas tentaram medir o fluxo do Rio Nilo medindo o nível da água para o cultivo agrícola. A partir daí, tornou-se possível calcular a distribuição da água. Pode-se dizer que esta é a origem da medição de fluxo.

O anemômetro foi inventado no século XVI, o medidor de velocidade para canais abertos no século XVII e o tubo de Pitot no século XVIII, lançando as bases para o desenvolvimento da tecnologia de medição de vazão. No mesmo período, foi estabelecida a equação mais básica da mecânica dos fluidos, a equação de Bernoulli.

Tubo de Pitot para medição da velocidade do fluxo de fluidos

No entanto, a verdadeira medição de vazão começou no século XIX, com a formação do protótipo da rede comercial de abastecimento de água e gás. Para atender às necessidades do comércio, medidores de gás úmido, medidores de gás seco, hidrômetros, medidores de vazão de diafragma, medidores de vazão Venturi, etc., foram projetados para medir água e gás. No mesmo período, foram desenvolvidas a Lei de Faraday, o Número de Reynolds, a Lei da Conservação de Energia e o Experimento de Rua do Vórtice de Karman, conduzido por Strohal. A ciência e a tecnologia desse período lançaram as bases para o rápido desenvolvimento da medição de vazão, mas também deve-se notar que o processo de fabricação de medidores de vazão ainda era relativamente rudimentar, o entendimento das tecnologias relacionadas não era suficientemente claro e o nível geral de medição era baixo.

(2) Desenvolvimento da medição de vazão

Desde o século XX, com o rápido desenvolvimento da tecnologia eletrônica, materiais e tecnologia de processamento, o desenvolvimento e a melhoria dos medidores de vazão avançaram rapidamente.

Com a prosperidade de vários setores, como a indústria de processos e serviços públicos, como abastecimento de água e gás, o medidor de vazão se tornou cada vez mais popular.

A quantidade e as áreas de utilização expandiram-se rapidamente. Os principais medidores de vazão mecânicos da atualidade foram desenvolvidos durante esse período, como diversos tipos de placas de orifício, medidores de vazão rotâmetros, vertedouros triangulares e outros tipos de medidores de vazão de vertedouro, medidores de vazão de fenda, etc., na primeira metade do século XX. A aplicação prática dos medidores de vazão eletromagnéticos representa um progresso notável. Eles não são usados apenas para medição de vazão em tubos circulares, mas também têm sido aplicados em uma ampla gama de vazões, desde rios até rios.


Assim como outras tecnologias industriais, a segunda metade do século XX foi um estágio de grande desenvolvimento para instrumentos de medição de vazão. Durante esse período, como a medição de vazão era amplamente utilizada, e como o fluido a ser medido era complexo e as condições e ambientes de medição variavam amplamente, os requisitos para medidores de vazão variavam. Portanto, para se adaptar a diferentes condições de meio, diferentes condições ambientais e diferentes requisitos de uso, surgiram vários instrumentos de medição de vazão. De acordo com estatísticas incompletas, existem dezenas de tipos de medidores de vazão comumente usados. Pode-se até dizer que, enquanto houver novas tecnologias desenvolvidas, as pessoas tentarão aplicá-las à medição de vazão, como medidores de vazão térmicos, medidores de vazão eletromagnéticos modernos, medidores de vazão ultrassônicos, medidores de vazão mássica, medidores de vazão de vórtice, medidores de vazão de jato e medidores de vazão relacionados.


Na China, medidores de vazão de água e medidores de vazão de gás foram produzidos de forma independente na década de 1950, e o desenvolvimento e a qualidade estável dos produtos foram alcançados na década de 1990. Em geral, o nível de fabricação de medidores de vazão no meu país ainda está muito atrás do nível avançado do mundo, especialmente nos rolamentos de medidores de vazão de turbina, nos materiais e processos de medidores de vazão de massa e nos processos de medidores de vazão ultrassônicos.

Entrando no século 21, a tecnologia de medidores de vazão ultrassônicos multicanal alcançou novos desenvolvimentos e foi aplicada nos campos de medição industrial e verificação metrológica com suas vantagens incomparáveis.

(3)O futuro da medição de vazão

Com a crescente demanda por liquidação comercial, a medição de energia e a proteção ambiental vêm gradualmente ganhando atenção, e a melhoria da qualidade da produção industrial, a eficiência e as metas de controle de custos impõem requisitos mais rigorosos para a quantidade, precisão e confiabilidade dos medidores de vazão. As principais melhorias técnicas concentram-se nos seguintes aspectos.

(1) O nível de fabricação de medidores de vazão continua a melhorar
Melhorias na estrutura, nos materiais e na tecnologia de processamento do medidor de vazão tornaram possível a medição de vazão de alta precisão, e a confiabilidade operacional a longo prazo do medidor de vazão também foi significativamente aprimorada como um indicador importante. Por exemplo, o aprimoramento do material do mancal e do processo do medidor de vazão de turbina aumentou significativamente sua capacidade de operar de forma estável a longo prazo; o aprimoramento do material e da tecnologia de processamento do medidor de vazão mássico não apenas reduziu o custo de produção, mas também melhorou seu desempenho de medição.

(2) A tecnologia de calibração de medidores de vazão está ganhando atenção

Com o aprimoramento da precisão da medição de medidores de vazão, as pessoas gradualmente percebem que a precisão dos dispositivos de calibração de vazão é a base e a garantia da precisão da medição. O aprimoramento dos dispositivos de calibração tornou-se uma parte importante da medição de vazão. Nos últimos anos, tem sido altamente valorizado e o nível técnico dos dispositivos tem sido significativamente aprimorado.

(3) Investigação sobre o impacto das condições de instalação e utilização

O desempenho de medição do medidor de vazão calibrado em laboratório pode variar quando utilizado em campo, pois as condições de laboratório são muito diferentes das condições de campo. Portanto, pesquisas relevantes sobre as diferenças na utilização do medidor de vazão têm sido realizadas gradualmente, incluindo a influência da seção reta do tubo, a influência da posição da condição de três instalações, a influência da mudança do meio, a influência do fluxo de vórtice, a influência das condições ambientais, etc. Além disso, o desempenho do instrumento de apoio também tem sido aprimorado e gradualmente tem recebido atenção da população.

(4) Desenvolvimento de tecnologia de calibração de fluxo não real

Com a crescente demanda por medições de vazão de grande diâmetro e o desenvolvimento da tecnologia de medição de vazão ultrassônica, a demanda por medidores de vazão de grande diâmetro está se tornando cada vez mais urgente, mas o tamanho do dispositivo de calibração é limitado. Nesse contexto, a tecnologia de calibração não real de medidores de vazão de grande diâmetro desenvolveu-se rapidamente. Essa tecnologia é alcançada pela combinação de dinâmica de fluidos computacional, experimentos em modelo e experimentos de campo.