qualquer divergência na casa de microssegundos para uma frequência de 4.000 Hz. Esses resultados foram considerados suficientes tanto para a exatidão quanto para o determinismo desejados para a aplicação da plataforma, e ratificaram a confiança de que os sinais gerados para os ensaios dinâmicos não contribuíram significativamente com fontes de incerteza nos resultados dos ensaios.
Os ensaios dinâmicos foram realizados utilizando dados reais de processo, os quais foram coletados de um banco de dados com informações de processos industriais. Os valores utilizados nos ensaios estáticos foram definidos para provocar os mesmos resultados nos computadores de vazão que os ensaios dinâmicos, de forma que qualquer divergência seja devida à forma variável/estática com que os sinais são injetados. Dois modelos de computadores de vazão de diferentes fabricantes foram testados simultaneamente, mas a conexão em série dos computadores de vazão no circuito de geração de corrente e em paralelo no circuito de pulsos garante que exatamente os mesmos sinais estão sendo enviados para os equipamentos em teste, e que divergências entre seus resultados sejam devido exclusivamente ao seu comportamento interno.
Os valores de referência para comparação com os resultados dos computadores de vazão para os ensaios dinâmicos e estáticos foram obtidos utilizando uma função desenvolvida no MS Excel com base nas especificações da seção 11.1.7.1 Method to Correct a Measured Volume to Metric Base Conditions and Density from Metric Base Conditions to an Alternate Temperature and Pressure da API 11.1. Essa função foi validada comparando com os exemplos contidos na própria norma e com os valores gerados pelo programa VCF Software fornecido pelo próprio API.
A diferença entre os resultados dos ensaios dinâmicos e estáticos realizados se mantiveram sempre abaixo do limite de 0,03 % estabelecido na Portaria 499, levando a concluir que, para as condições de operação ensaiadas, o desempenho dos equipamentos testados se mostrou equivalente tanto nas condições estáticas quanto dinâmicas. Isto não exime a necessidade de realizar testes dinâmicos para avaliação de modelo dos equipamentos, mas indica que esses ensaios não precisam ser tão exaustivos como os realizados nesse trabalho. O computador de vazão B apresentou uma quantidade de ensaios com divergência de contagem de pulsos bem acima do computador de vazão A, o que indica que essa é uma característica de desempenho que deve ser cuidadosamente investigada em ensaios para avaliação de modelo.
Verificou-se que o computador de vazão A não utilizou arredondamentos nas medições de temperatura e pressão, enquanto o computador de vazão B seguiu as regras de arredondamento apontadas nas normas API. Isso mostra que o conjunto de normas não é sempre claro, e pode
causar divergências entre aqueles que as implementam. A implementação do arredondamento não impactou significativamente os resultados, mas a versão mais recente da API 11.1 de 2012 indica que essa operação não deve mais ser realizada.
Após os testes dinâmicos e estáticos não apontarem divergências, decidiu-se realizar testes de estresse para avaliar o limite das condições em que os computadores de vazão ainda são capazes de produzir resultados repetitivos e exatos. Esses ensaios consistiram na injeção de sinais com variação progressiva de frequência, observando em que ponto os computadores de vazão passam a apresentar divergências de resultados entre ensaios sucessivos.
Foi possível perceber que o computador de vazão A apresentou erros abaixo do esperado em todos os testes de estresse, enquanto o computador de vazão B passou a apresentar divergências acima do limite de 0,030 % a partir da frequência de 0,5 Hz. Caso o processo apresente frequência de variação de temperatura e pressão igual ou superior a 0,5 Hz, a utilização do computador de vazão B pode comprometer a contabilização de vazão de petróleo. Entretanto, medições de vazão para fins fiscais tendem a ser realizadas em condições estáveis, logo o limite de frequência de 0,5 Hz deve ser o suficiente para a maioria das aplicações.
Os testes realizados para verificar o atendimento à faixa de massa específica, pressão e temperatura previstas nas normas API apresentaram as maiores divergências. O computador de vazão A se comportou bem em toda a faixa de massa específica prevista em norma quando os valores de temperatura e pressão estavam longe do limite. Em testes realizados no limite da norma o computador de vazão A apresentou erros bem acima do limite de 0,030 %. Já o computador de vazão B não foi capaz de atender ao limite de erro de 0,030 % em toda a faixa de massa específica analisada, nem mesmo quando temperatura e pressão estavam longe dos limites previstos em norma. Dessa forma, utilizando uma interpretação fria da norma API, ambos computadores de vazão seriam reprovados nesse quesito.
Embora este trabalho tenha consistido na realização de ensaios apenas em computadores de vazão de petróleo, a mesma plataforma também pode ser utilizada para realizar ensaios em computadores de vazão de gás. Como o Inmetro só definiu critérios específicos para realizar o procedimento de apreciação técnica de modelo para computadores de vazão de gás em outubro de 2015, o parque industrial está repleto de equipamentos que não foram formalmente aprovados, mas que ainda assim atendem aos requisitos metrológicos estabelecidos na Portaria 499. A plataforma desenvolvida seria uma alternativa para comprovar que computadores de vazão de gás já instalados, mas ainda sem portaria de aprovação de modelo, atendem aos requisitos legais de erro máximo. Esses ensaios podem inclusive ser realizados utilizando um
computador de vazão cujo modelo esteja aprovado pelo Inmetro, de forma que haja duas referências para comparação do resultado do equipamento em teste: o valor calculado de acordo com a norma e o resultado obtido por um computador de vazão cujo modelo já esteja aprovado.
Outros modelos de computadores de vazão disponíveis no mercado também poderiam ser submetidos aos mesmos ensaios, sendo que eventuais divergências entre ensaios dinâmicos e estáticos e diferentes resultados para os testes de estresse indicariam ser imperativa a realização desses testes para avaliação de modelo.
Estudos futuros devem incluir a análise de computadores de vazão utilizados para medição de gás, realizando ensaios similares aos realizados para o petróleo. Ensaios utilizando outras formas de transmissão do sinal de vazão além de pulsos podem ser realizados para verificar o desempenho entre diferentes tecnologias, tais como o Modbus RTU. A comparação do desempenho utilizando formas de comunicações digitais e analógicas para sinais de pressão e temperatura também poderia ser realizada, de forma a ratificar o menor limite estabelecido em normas e portarias quando formas de comunicação digitais são utilizadas.
A arquitetura de interligação de dois computadores de vazão em paralelo se mostrou extremamente satisfatória, pois garante que ambos equipamentos estão recebendo exatamente os mesmos sinais durante os ensaios. Caso um dos computadores de vazão tenha desempenho comprovadamente satisfatório, ele pode ser utilizado como padrão para verificação do resultado de um outro computador de vazão que se deseja testar.
A plataforma desenvolvida também pode ser utilizada para ensaio de outras classes de equipamentos que utilizam sinais de pulso e analógicos como entrada. Nesse caso, caso a classe de equipamentos não possua algoritmos abertos para o cálculo de um valor de referência, o uso de um equipamento padrão seria uma solução bastante prática para verificar o desempenho de outros equipamentos.
A automatização dos testes dinâmicos e estáticos aumentou em 280 % a capacidade de ensaios, pois a automatização permitiu a inicialização automática de um novo teste logo após o encerramento do anterior, possibilitando a realização de seis testes por dia, além da continuidade dos ensaios nos finais de semana. A plataforma também permitiu executar em aproximadamente vinte e oito horas 554 testes sequenciais com incrementos de 1 kg/m3 na massa específica para uma determinada combinação de temperatura e pressão. Se cada teste precisasse ser configurado manualmente, o ensaio completo levaria no mínimo quatro dias para ser realizado, considerando um período de oito horas diárias de trabalho e um intervalo entre testes de 30 s para alteração das configurações. Dessa forma, a automatização de sistemas de ensaios deve ser considerada uma alternativa quando se deseja aumentar a capacidade de um
laboratório, seja com o objetivo de testar uma maior quantidade de equipamentos seja para realizar ensaios mais detalhados, trazendo ainda outros benefícios como a redução de erros humanos e menor ocupação dos profissionais.