A medição de vazão é fundamental para a gestão de processos que envolvem fluidos. Em empresas de saneamento, contabilizar as entradas e saídas de água é essencial para gerir faturamentos e perdas. A vazão pode ser mensurada através de diversos instrumentos com diferentes princípios de aplicação. O Tubo Pitot Cole é capaz de determinar a vazão em tubulações através do diferencial de pressão. Trata-se se um equipamento inventado em 1732 por Henri Pitot para determinar a velocidade, e aperfeiçoado por Eduard Cole, em 1896, permitindo sua aplicação em tubulações. As principais vantagens são o baixo custo e fácil instalação, que pode ocorrer com a tubulação em carga. Em contrapartida, a fragilidade e complexidade das suas peças motivaram este trabalho: a elaboração de um instrumento simples e robusto para medir a vazão. Propõe-se a construção de um protótipo com tomadas de pressão instaladas em faces opostas de um prisma hexagonal e a avalia-se a sua viabilidade na medição de vazão. Os resultados mostraram-se promissores dada a estabilidade e forte correlação linear obtida no coeficiente de calibração. / Flow measurements are essential for processes management that include fluids. In water companies, measuring inlets and outlets of water is essential to manage revenue and water losses. The water flow can be measured through different instruments with different application principles. The Pitot Cole Tube is able to determine flow in pipes through the pressure differential. This device was invented in 1732 by Henri Pitot to determine fluid velocity and it was improved by Eduard Cole in 1896, allowing to apply the instrument in pipes. The main advantages are the low cost and easy installation, that may occur with the pipe under load. However, the fragility and complexity of its pieces motivated this study: the construction of a simple and robust instrument to measure the water flow. It is proposed the construction of a prototype with pressure plugs installed on opposite faces of a hexagonal prism, then evaluation of its effectiveness in water flow measurements. The results were promising given the stability obtained in the calibration coefficient.

A medição de vazão é fundamental para a gestão de processos que envolvem fluidos. Em empresas de saneamento, contabilizar as entradas e saídas de água é essencial para gerir faturamentos e perdas. A vazão pode ser mensurada através de diversos instrumentos com diferentes princípios de aplicação. O Tubo Pitot Cole é capaz de determinar a vazão em tubulações através do diferencial de pressão. Trata-se se um equipamento inventado em 1732 por Henri Pitot para determinar a velocidade, e aperfeiçoado por Eduard Cole, em 1896, permitindo sua aplicação em tubulações. As principais vantagens são o baixo custo e fácil instalação, que pode ocorrer com a tubulação em carga. Em contrapartida, a fragilidade e complexidade das suas peças motivaram este trabalho: a elaboração de um instrumento simples e robusto para medir a vazão. Propõe-se a construção de um protótipo com tomadas de pressão instaladas em faces opostas de um prisma hexagonal e a avalia-se a sua viabilidade na medição de vazão. Os resultados mostraram-se promissores dada a estabilidade e forte correlação linear obtida no coeficiente de calibração. / Flow measurements are essential for processes management that include fluids. In water companies, measuring inlets and outlets of water is essential to manage revenue and water losses. The water flow can be measured through different instruments with different application principles. The Pitot Cole Tube is able to determine flow in pipes through the pressure differential. This device was invented in 1732 by Henri Pitot to determine fluid velocity and it was improved by Eduard Cole in 1896, allowing to apply the instrument in pipes. The main advantages are the low cost and easy installation, that may occur with the pipe under load. However, the fragility and complexity of its pieces motivated this study: the construction of a simple and robust instrument to measure the water flow. It is proposed the construction of a prototype with pressure plugs installed on opposite faces of a hexagonal prism, then evaluation of its effectiveness in water flow measurements. The results were promising given the stability obtained in the calibration coefficient.

O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma sonda de pressão para medição de magnitude e direção da velocidade em um escoamento de ar. Primeiramente, é feita uma pesquisa sobre métodos e instrumentos de medição de velocidade de escoamentos de ar, utilizando a literatura existente sobre os tipos de medidores e suas restrições e capacidades na medição de direção do escoamento. Em seguida, são escolhidos dois tipos de medidores capazes de atender aos requisitos de fabricação simples e robusta, sendo um deles aplicado a escoamentos bidimensionais (sensor de três orifícios, tipo prisma) e o outro, a escoamentos tridimensionais (sensor de cinco orifícios, tipo pirâmide). É feito o projeto detalhado destes medidores e define-se o método de fabricação dos mesmos, comparando o método da prototipagem rápida com a usinagem. Uma vez fabricados os sensores, são realizados ensaios de caráter investigativo para mensurar a faixa de ângulos de medição de cada sensor. De posse dos resultados, é feito um estudo sobre os coeficientes adimensionais utilizados para a definição do ângulo de escoamento a partir das medições de pressão realizadas pelo sensor. É proposto um novo conjunto de coeficientes adimensionais com os quais se determina uma faixa de medição de ângulos entre -25 e + 25 para a sonda tipo prisma e uma faixa entre -35 e + 35 para a sonda tipo pirâmide. Finalmente, são feitas as curvas de calibração para os sensores e se discute sobre suas aplicações na medição de velocidade de escoamentos de ar. / The present work deals with the development of a pressure probe for measuring magnitude and direction of velocity from an air flow. Initially, it is made a review of methods and instruments to measure air flow velocity, using the existing literature on kinds of instruments with their restrictions and capabilities on flow direction measurement. Secondly, two kinds of sensors are chosen based on the requirements of easy and robust manufacturing, being one of them applied to bi-dimensional flows (three-hole probe, prism type) and the other one for tri-dimensional flows (five-hole probe, pyramid type). The detailed design of these probes is made and the fabrication method is chosen comparing the fast prototyping method with machining. Once these sensors are manufactured, investigative tests are carried out in order to measure the flow angle range for each sensor. With these results, a study is made on the non-dimensional coefficients used for definition of flow angle from the pressure measurements from the sensor. A new set of non-dimensional coefficients is proposed and a flow angle range between -25 and + 25 is determined for the prism probe and a range between -35 and + 35 for the pyramid probe, Finally, the calibration curves are made for the two sensors, followed by a discussion on the applications on air flow velocity measurements.

O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma sonda de pressão para medição de magnitude e direção da velocidade em um escoamento de ar. Primeiramente, é feita uma pesquisa sobre métodos e instrumentos de medição de velocidade de escoamentos de ar, utilizando a literatura existente sobre os tipos de medidores e suas restrições e capacidades na medição de direção do escoamento. Em seguida, são escolhidos dois tipos de medidores capazes de atender aos requisitos de fabricação simples e robusta, sendo um deles aplicado a escoamentos bidimensionais (sensor de três orifícios, tipo prisma) e o outro, a escoamentos tridimensionais (sensor de cinco orifícios, tipo pirâmide). É feito o projeto detalhado destes medidores e define-se o método de fabricação dos mesmos, comparando o método da prototipagem rápida com a usinagem. Uma vez fabricados os sensores, são realizados ensaios de caráter investigativo para mensurar a faixa de ângulos de medição de cada sensor. De posse dos resultados, é feito um estudo sobre os coeficientes adimensionais utilizados para a definição do ângulo de escoamento a partir das medições de pressão realizadas pelo sensor. É proposto um novo conjunto de coeficientes adimensionais com os quais se determina uma faixa de medição de ângulos entre -25 e + 25 para a sonda tipo prisma e uma faixa entre -35 e + 35 para a sonda tipo pirâmide. Finalmente, são feitas as curvas de calibração para os sensores e se discute sobre suas aplicações na medição de velocidade de escoamentos de ar. / The present work deals with the development of a pressure probe for measuring magnitude and direction of velocity from an air flow. Initially, it is made a review of methods and instruments to measure air flow velocity, using the existing literature on kinds of instruments with their restrictions and capabilities on flow direction measurement. Secondly, two kinds of sensors are chosen based on the requirements of easy and robust manufacturing, being one of them applied to bi-dimensional flows (three-hole probe, prism type) and the other one for tri-dimensional flows (five-hole probe, pyramid type). The detailed design of these probes is made and the fabrication method is chosen comparing the fast prototyping method with machining. Once these sensors are manufactured, investigative tests are carried out in order to measure the flow angle range for each sensor. With these results, a study is made on the non-dimensional coefficients used for definition of flow angle from the pressure measurements from the sensor. A new set of non-dimensional coefficients is proposed and a flow angle range between -25 and + 25 is determined for the prism probe and a range between -35 and + 35 for the pyramid probe, Finally, the calibration curves are made for the two sensors, followed by a discussion on the applications on air flow velocity measurements.