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Placa de orifício (ISO 5167-2)

Informe fluido, vazão máxima, tubo e ΔP do transmissor para obter o diâmetro do orifício, conferir os limites da norma, a perda de pressão que fica na linha e o trecho reto que a instalação precisa.

Ferramenta de pré-dimensionamento e estimativa: os resultados não substituem projeto, cálculo ou laudo assinado por profissional habilitado nem a verificação conforme as normas aplicáveis.

Pré-dimensionamento
Fluido e vazão
Tubo, placa e instalação

Tubo de 4" schedule 40: D = 102,26 mm. Tubo de 6" sch 40: 154,05 mm.

—Diâmetro do orifício
—

Pressão diferencial e perda permanente conforme a vazão

O ΔP cresce com o quadrado da vazão. Linhas verticais: vazões mínima e normal informadas.

Toque no gráfico para ver os valores.

Comparação com bocal ISA 1932 e Venturi clássico

Mesmo ΔP e mesma vazão máxima: perda de pressão permanente de cada medidor. O β de cada um aparece ao tocar na barra.

Toque no gráfico para ver os valores.

Trechos retos pela Tabela 3 da ISO 5167-2

Linha da tabela com o β imediatamente acima do calculado. A: sem incerteza adicional; B: +0,5% na incerteza do C.

Próximo passo

Leve os resultados desta página para outra calculadora, com os campos já preenchidos.

Dimensionar a válvula de controle desta linha →

O memorial reúne entradas, resultados, equações, hipóteses e referências desta página, com campos para projeto, responsável e revisão. Na janela de impressão, escolha Salvar como PDF.

Método, hipóteses e referências

Equações usadas

qm = C ÷ √(1 − β⁴) · ε · (π/4) · d² · √(2 · ΔP · ρ1); β obtido por bisseção até igualar a vazão de projeto
C = 0,5961 + 0,0261β² − 0,216β⁸ + 0,000521(10⁶β/ReD)^0,7 + (0,0188 + 0,0063A)β^3,5(10⁶/ReD)^0,3 + (0,043 + 0,080e^(−10L1) − 0,123e^(−7L1))(1 − 0,11A)β⁴/(1 − β⁴) − 0,031(M2′ − 0,8M2′^1,1)β^1,3
A = (19000β/ReD)^0,8; M2′ = 2L2′/(1 − β); canto: L1 = L2′ = 0; D e D/2: L1 = 1, L2′ = 0,47; flange: L1 = L2′ = 25,4/D (mm); D < 71,12 mm: + 0,011(0,75 − β)(2,8 − D/25,4)
Gás: ε = 1 − (0,351 + 0,256β⁴ + 0,93β⁸)[1 − (p2/p1)^(1/κ)]; ρ1 = p1 · M ÷ (Z · R · T1)
Perda permanente: Δϖ = [√(1 − β⁴(1 − C²)) − Cβ²] ÷ [√(1 − β⁴(1 − C²)) + Cβ²] · ΔP; potência perdida = qv · Δϖ
Comparação: bocal ISA 1932 C = 0,9900 − 0,2262β^4,1 − (0,00175β² − 0,0033β^4,15)(10⁶/ReD)^1,15 (ISO 5167-3); Venturi usinado C = 0,995 e perda de 10% do ΔP (ISO 5167-4)

Hipóteses e limites

  • Placa de canto vivo concêntrica, escoamento monofásico e estável, tubo cheio. Dilatação térmica da placa e do tubo desprezada: informe D na temperatura de operação.
  • Limites da ISO 5167-2: 50 ≤ D ≤ 1000 mm, d ≥ 12,5 mm, 0,10 ≤ β ≤ 0,75; ReD ≥ 5000 (e ≥ 16000β² se β > 0,56 nas tomadas de canto e D e D/2; ≥ 170β²D nas de flange); p2/p1 ≥ 0,75.
  • Trechos retos da Tabela 3 tomados na linha de β imediatamente acima do calculado (lado conservador); com dois acessórios em série, vale também o trecho entre eles.
  • Validação: β, C e ε conferidos com a biblioteca Python fluids (Caleb Bell), funções C_Reader_Harris_Gallagher e orifice_expansibility, para os exemplos padrão.

Normas e documentos técnicos

  • ISO 5167-1:2022: Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full — Part 1: General principles and requirements
  • ISO 5167-2:2022 (e 2003): Part 2: Orifice plates
  • ISO 5167-3:2022: Part 3: Nozzles and Venturi nozzles; ISO 5167-4:2022: Part 4: Venturi tubes
  • ISO/TR 9464: Guidelines for the use of ISO 5167
  • Reader-Harris, M. Orifice Plates and Venturi Tubes. Springer, 2015
  • ASME MFC-3M: Measurement of Fluid Flow in Pipes Using Orifice, Nozzle, and Venturi

Legislação e regulamentos no Brasil

  • Resolução Conjunta ANP/Inmetro nº 1/2013: Regulamento Técnico de Medição de Petróleo e Gás Natural (placas de orifício em medição fiscal)
  • ABNT NBR ISO 5167-1 e 5167-2: medição de vazão por pressão diferencial
  • NR-13: tubulações e vasos de pressão onde a placa é instalada

Perguntas frequentes

Como calcular o diâmetro de uma placa de orifício?

Fixe a vazão máxima e o ΔP do transmissor (por exemplo, 25 kPa) e itere o β até que a equação da ISO 5167-2, com C de Reader-Harris/Gallagher, dê a vazão. Para 40 m³/h de água num tubo de 4" sch 40, o orifício fica perto de 56 mm (β ≈ 0,55).

Qual ΔP escolher para a placa?

Valores comuns vão de 10 a 50 kPa (100 a 500 mbar). ΔP maior reduz β e melhora a leitura em vazões baixas, mas aumenta a perda permanente e o gasto de energia.

Quanto trecho reto a placa precisa?

Depende do acessório e do β. Pela Tabela 3 da ISO 5167-2, uma curva de 90° pede 22 D a montante com β = 0,5 e 42 D com β = 0,6; a jusante, 6 a 7 D. Válvula esfera aberta pede 12 D.

Quanto de pressão a placa perde de vez?

Entre 50% e 90% do ΔP medido, conforme o β. Com β = 0,5, cerca de 73%; um Venturi clássico perde só 5% a 20%.