A calha Parshall tem um custo relativamente baixo e foi desenvolvida inicialmente para a aplicação de medição de vazão em irrigação na agricultura. Devido à sua concepção simples e boa precisão de medida, hoje é utilizada em diversas aplicações, principalmente quando o líquido tem sólidos em suspensão, como água bruta, esgoto e efluentes industriais. A calha Parshall também serve como misturador de produtos químicos, como os coaguladores. Elas podem ser feitas de diversos materiais, de acordo com a necessidade. Os especialistas apontam que, muitas vezes, as calhas são instaladas de forma incorreta e listam os problemas gerados, dando dicas para a correta instalação da calha Parshall. Além disso, com o avanço tecnológico, as calhas Parshall agora vêm com medidor ultrassônico remoto/portátil, fazendo medições instantâneas e totalizadas no display digital.

Relação entre vazão e cota
A calha Parshall é um medidor de vazão que consiste numa seção convergente, numa seção estrangulada "garganta" e uma seção divergente, dispostas em planta. O fundo da unidade é em nível na seção convergente, em declive na "garganta" e em aclive na seção divergente. A medição da vazão é feita através de uma régua graduada que fica no ponto Ha localizado na entrada do canal. "A principal vantagem das calhas Parshall é que existe uma relação direta e conhecida, facilmente calibrável, entre a vazão e a cota", relaciona Renata M. Sardinha, diretora comercial da Sanecomfibra Saneamento. Neste contexto, a cota se refere à medida/altura.
A calha Parshall é usada em canais abertos de líquidos, que fluem por gravidade, ou tubos não cheios, como tubulações de esgotos não pressurizados, canais de efluentes, captação de água de rios e lagos, saídas de uma Estação de Tratamento, tanto de água (ETA) quanto de esgoto (ETE). É utilizada ainda para medir o caudal volumétrico em descargas industriais, linhas de esgoto municipais e fluxos de influentes/efluentes em estações de tratamento de águas residuais.
Em ETAs, onde é muito utilizada, realiza duas importantes funções:
• Medir com relativa facilidade e de forma contínua as vazões de entrada e saída de água do sistema.
• Atuar como misturador rápido, facilitando a dispersão dos coagulantes na água durante o processo de coagulação.

Medição e mistura
O princípio de medição de vazão da calha Parshall é a aplicação da teoria da hidrometria referente a medidores de regime crítico. A equação utilizada para a medição de vazão é a aplicação do Teorema de Bernoulli, que nada mais é senão o princípio da conservação de energia. "A equação leva em consideração apenas o nível da água como variável para o cálculo da vazão. Portanto, considerando o tamanho da calha e sabendo-se o nível na entrada da calha, pode-se obter a vazão por meio de cálculo", expõe Willian Paul Yuzo Abe, diretor técnico da Incontrol. Segundo ele, a utilização de um medidor de nível ultrassônico, de leitura remota, auxilia na medição precisa do nível da água, como também no cálculo da vazão na unidade de engenharia desejada.

Devido à rampa hidráulica, declive e aclive, a calha Parshall é um ótimo misturador de produtos químicos na água, como, por exemplo, os coaguladores. O processo de coagulação é também conhecido como mistura rápida, pois a dispersão do coagulante no meio aquoso tem que ser desenvolvida de forma mais homogênea e em um menor intervalo de tempo possíveis. "Estas condições constituem um dos maiores problemas no tratamento químico da água, porque, além das dificuldades hidráulicas naturais do processo e sendo a coagulação uma etapa inicial do tratamento, sua má execução implicará prejuízo nas fases seguintes", aponta Renata.
Hidraulicamente, a maneira mais eficiente de se conseguir uma distribuição rápida e homogênea de uma substância em uma massa de água é através de uma mistura turbulenta adequada às condições do reservatório. Segundo ela, uma das formas de se calcular a eficiência desta mistura é através da determinação do gradiente de velocidade. Vale ressaltar que não existem estudos conclusivos sobre um valor ótimo para o gradiente.

Medidor ultrassônico
Com o avanço tecnológico, hoje as calhas Parshall contam com medidores ultrassônicos, mas não foi sempre assim. "A medição de vazão na calha Parshall é feita medindo-se o nível da água na entrada da calha. No início, utilizavam-se dispositivos mecânicos de medição de nível, como os linígrafos, passando por dispositivos eletromecânicos, como boias que acionavam uma eletrônica convencional. Atualmente, o melhor sistema de medição para a calha Parshall é o medidor ultrassônico", comenta Abe.

O diretor técnico da Incontrol lista as inúmeras vantagens do ultrassônico: o sensor não entra em contato com o líquido, o que evita desgaste, corrosão ou incrustação; possui baixa resolução, algo como 1 mm; e boa repetibilidade, levando a uma excelente precisão, em torno de 0,25% da faixa de medição.
Além disso, a eletrônica microcontrolada do ultrassom oferece características funcionais, como alarmes de vazão alta e baixa; indicação em vazão na unidade de engenharia (m³/h, m³/s, l/s e outros); totalização de volume em litros ou m³; transmissão a distância, utilizando saídas, como 4 a 20 mA; ligação com uma rede de comunicação sob um supervisório; transmissão de dados via telemetria; diagnósticos de falha e mau funcionamento, entre outras.
Renata diz que como a leitura da vazão é através da régua (escala graduada) fixada no corpo da peça, o operador teria que ir sempre anotando em um caderno para que pudesse fazer os registros e controle das vazões obtidas. "Hoje com a chegada dos medidores ultrassônicos remotos/portáteis, o sensor é instalado no ponto de medição (Ha) ou no poço de tranquilização lateral da calha, quando há muita turbulência, e no computador remoto é possível ver as medições instantâneas e totalizadas no display digital", destaca.
As informações são armazenadas, podendo ser integradas no sistema operacional e gerar relatórios e gráficos de controle. "As informações do ultrassônico podem ser transferidas para o computador por comunicação serial RS 485 ou pelo data logger com infravermelho. Há estudos nas indústrias para ser lançado ultrassônico com pen drive, mas ainda não estão no mercado para venda", revela Renata.

Variedade de materiais
Dependendo da aplicação, podem ser utilizados materiais diferentes na fabricação da calha Parshall. Segundo Abe, para calhas de grandes dimensões, ainda é mais usual confeccioná-las em concreto. Porém, se for necessária uma boa precisão, hoje em dia a fabricação da calha em fibra de vidro é o mais comum para todas as medidas. Renata especifica que os canais menores de Parshall tendem a ser fabricados a partir de fibra de vidro e aço galvanizado, dependendo da aplicação, enquanto os canais maiores de Parshall, a partir de fibra de vidro (tamanhos até 144") ou concreto (160" - 600").
Mas nada impede que sejam fabricadas em metal ou outro material adequado à sua aplicação. Abe explica que para efluentes com alta concentração de ácidos ou derivados de petróleo que podem atacar a fibra de vidro, é comum utilizar calhas de aço inox.
Veja alguns destaques da ampla variedade de materiais usada para produzir canais Parshall:
• Fibra de vidro – Aplicações em águas residuais devido à sua resistência à corrosão;
• Aço inoxidável – Aplicações que envolvem altas temperaturas/fluxos corrosivos;
• Aço galvanizado – Direitos de água/irrigação;
• Concreto – Grandes larguras de garganta Parshall 144" [3.66 m] e acima;
• Alumínio – Aplicações portáteis;
• Madeira – Medida de fluxo temporário;
• Plástico – PVC ou policarbonato/Lexan, em investigação de ensino/laboratório.
Fonte: Sanecomfibra.
As dimensões da entrada, garganta e rampas para um mesmo tamanho de calha podem variar também, dependendo da norma que se utilize. De acordo com Abe, atualmente, as normas mais empregadas no mercado brasileiro são a NBR ISO 9826 – Medição de vazão de líquido em canais abertos-calhas Parshall e SANIIRI e a norma ASTM D1941, reaprovada em 2013. Abe é membro da Agência Nacional de Águas (ANA), onde foi o responsável pela elaboração da NBR-ISO 9826. Na ANA, atua em diversos grupos de trabalho para normatizar sistemas de medição de vazão de gases e líquidos e normas e métodos para laboratórios de vazão.

Custo baixo
O custo da calha Parshall varia conforme o perfil dela. O custo varia, por exemplo, de acordo com o tamanho da peça, que vai de 1" até 144". Segundo Renata, é um investimento relativamente baixo, considerando que a maioria dos canais utiliza calhas pequenas de, no máximo, 1" a 9". "A estimativa mais barata é na média de R$ 300,00, podendo ser desembolsado mais de R$ 15.000,00, entre os modelos maiores de 48" a 120", além do transporte, que, devido às grandes dimensões, precisa ter licença especial e batedores", conta.

Além do tamanho, o custo da calha Parshall varia de acordo com a aplicação e a necessidade de acessórios. "Já que o efluente não pode ser despejado diretamente na calha, deve haver um canal de entrada e saída, que pode ser construído em concreto ou adquirido junto com o equipamento em fibra de vidro, observando-se as recomendações e dimensionais da norma", explica a diretora comercial.
Há ainda outros ganhos envolvidos. "A correta medição feita numa aplicação da saída de esgoto impactará diretamente na economia da conta mensal, o que trará o retorno do investimento em curto prazo. Além disso, se instalado adequadamente, a durabilidade do equipamento é estimada para mais de 10 anos", enfatiza Renata.
Abe confirma que a calha Parshall, também chamada de elemento primário ou sensor, tem um custo relativamente baixo. Sua fabricação quando em fibra de vidro é feita com moldes que garantem as tolerâncias especificadas em normas. O que pode aumentar o custo é a sua instalação. "Para uma instalação correta que garanta uma medição precisa, é necessário um estudo do local, obedecer às normas quanto às tolerâncias das medidas tanto da calha como do local de instalação, além de outras características técnicas importantes", avalia.
O medidor ultrassônico utilizado na medição de vazão tem o custo compatível com qualquer indicador transmissor de vazão de outras tecnologias. "O sistema de medição por calha Parshall quando comparado a outras tecnologias, como magnético, principalmente para grandes vazões, tem um custo muito menor", compara Abe.

Problemas de uma instalação incorreta
Renata cita alguns problemas que ocorrem quando a instalação da calha Parshall é feita de forma incorreta. Entre eles, a leitura errada, para mais ou para menos, ocasionando prejuízos, inclusive financeiros, e o afogamento, devido ao mau dimensionamento da peça. "Por isso, é recomendado que um profissional capacitado estude o canal e as condições que ele oferece para, assim, escolher a melhor solução adequada ao caso", diz. Segundo ela, em caso de fiscalização, o órgão ambiental pode também autuar a empresa com multa diária.
Outro problema é a corrosão/estrago da peça por uso incorreto ou inadequado. "Para efluentes corrosivos ou pH ácido, indica-se a calha Parshall com linner de barreira química, que aumentará a resistência e durabilidade do equipamento", afirma Renata.
"Nas visitas que realizamos ao longo de mais de 30 anos de trabalho nessa área, temos notado que a maioria dos medidores Parshall não tem sido instalada corretamente, ocasionando perda de performance, confiabilidade e precisão", relata Abe. Segundo ele, apesar de ser um medidor simples na sua concepção, a calha Parshall exige que, na sua fabricação, as dimensões tenham sido rigorosamente seguidas e é extremamente importante que tenha uma instalação tecnicamente correta, sempre seguindo as especificações da norma.
"É muito comum encontrarmos calhas instaladas sem o canal de aproximação apropriado, causando turbulências e condições inapropriadas do fluido na entrada da calha. Sabemos que a calha Parshall, quando bem instalada, pode chegar a uma exatidão de até 2%, mas o que temos observado na prática, com o problema da instalação errada, são medidores que chegam a mais de 20% de erro", adverte Abe.
A recomendação é procurar por uma empresa especializada que possa dar um suporte adequado e que tenha condições de assegurar uma medição confiável e exata. "Adquirir a calha de fonte confiável, de preferência que tenha um laboratório de vazão, seja certificada ISO 9001 e possua uma equipe técnica competente e experiente", indica Abe. Segundo o diretor técnico, muitas vezes, esse suporte pode incluir ainda uma necessidade de projeto de obra civil, definição de melhor localização e sua adequabilidade, como instalar a calha sem a parada do processo, verificação da vazão no local e outras características importantes.

Contato das empresas:
Incontrol: www.levelcontrol.com.br
Sanecomfibra: www.sanecomfibra.com.br