Vazão - Tubo de venturi - Placa de orificio

7/16/2019 Vazão - Tubo de venturi - Placa de orificio

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Fenômenos de transporte - Universidade de Sorocaba, 24 de maio de 2013 – 1º semestre de 2013

Medição de pressão e cálculo da vazão – Placa de Orifício e Tubo de

VenturiProf. M.Sc. Danilo de Jesus Oliveira

Margot Mieko Strey (00067491 / Engenharia Química)

Maria Angélica Cassú Menck (00068643/ Engenharia Química)

Nicole Cassis Ferreira (00068642/ Engenharia Química)

1. Introdução

Um medidor de vazão é um dispositivo que se enquadra nos geradores de diferencial. Eles permitem determinar o volume de um fluido que passa através de uma área determinada econhecida. Estudaremos nesse experimento os mais conhecidos medidores de vazão: Tubo deVenturi e Placa de Orifício. Um medidor como este tem como vantagem a possibilidade de setrabalhar com diversos fluidos a diversas velocidades e pressões.

Calculamos com esses medidores a vazão de algo a determinada potência. Determinamos,

então, a quantidade de fluido que escorreu em determinada unidade de tempo.2. Desenvolvimento teórico

2.1 Medidores de Vazão

Medidor de vazão é um dispositivo que permite determinar o volume do fluido que passaatravés de uma seção dada de escoamento por unidade de tempo.

Eles são fundamentais para o controle de processos, análise e garantia de qualidade, balançode massas e energia, medições contábeis, entre outras aplicações, cada um com sua tecnologiae característica de ação no processo.

2.2 Tubo de Venturi

No tubo de Venturi os fluidos sob pressão, na passagem através de tubos convergentes;ganham velocidade e perdem pressão, ocorrendo o oposto em tubos divergentes. Ele permitecriar um módulo de escoamento de um líquido dentro de um tubo.

Este tubo apresenta um estrangulamento em seu interior, nessa parte do tubo, a pressão dofluido diminui e a velocidade do escoamento dentro do tubo aumenta.

2.3 Placa de Orifício

Placa fina com um orifício no meio, método comum para determinar a taxa mássica deescoamento através de um tubo e medir a queda de pressão em algum “obstáculo” no tubo. A

equação padrão da placa de orifício é obtida aplicando-se os balanços macroscópicos de

massa e de energia mecânica.Assim como no tubo de Venturi, há um aumento de velocidade quando o fluido passa pela

parte mais estreita, Mas, neste caso, a mudança de velocidade é tão bruta que não obtemos precisão.

2.4 Número de Reynolds

O estudo da estrutura interna dos escoamentos foi iniciado por Osborne Reynolds, em 1883,conhecido como a Experiência de Reynolds, que consiste na injeção de um corante líquido na

posição central de um escoamento de água interno a um tubo circular de vidro transparente. Ocomportamento do filete do corante ao longo do escoamento no tubo define trêscaracterísticas: regime laminar, regime de transição e regime turbulento.

Regime laminar: a mistura que ocorre por nível molecular não é visualizável, contudo o




escoamento aparenta ocorrer como se laminas de fluido deslizassem umas sobre as outras. Regime de transição: estágio intermediário ocorre uma pequena gama de velocidade e liga

o regime laminar a outra forma mais caótica de escoamento. Regime turbulento: mistura intensa e movimentação desordenadaReynolds determinou que há relação entre o diâmetro, a velocidade média e a viscosidade

cinemática. Definiu-se assim sua equação apresentada no item Cálculos deste relatório.

3. Procedimento Experimental

Realizar a medição de pressão (p1 e p2), no tubo de Venturi, e altura (h1 e h2) na placa deorifício, sob 3 diferentes potências da bomba. Como será observado, o valor de pressãolida nos medidores e a altura da coluna oscilam. Realizar 5 medições de pressão no tubo deVenturi e 5 medições da altura, na placa de orifício para cada potência da bomba e calcular a pressão média. Anotar nas tabelas;

Calcular as áreas das seções 1 e 2 do Tubo de Venturi e da Placa de Orifício e anotar natabela;

Demonstrar que a equação de vazão é: Através da equação acima calcular a vazão para cada potência da bomba usando as

pressões médias. Anotar nas tabelas; Calcular a velocidade de escoamento para cada seção em cada potência da bomba e anotar

nas tabelas; Calcular o número de Reynolds nas seções para cada potência da bomba e classificar o

escoamento. Anotar os valores nas tabelas.

4. Cálculos e dados obtidos

Vazão:

√

Área do tubo:

Número de Reynolds:

Dados obtidos - Tubo de Venturi:




Dados obtidos - Placa de Orifício:

Demonstração da equação de vazão:

( )

( )




5. Resultados




6. Conclusão

Pôde-se concluir que ao diminuir a área de escoamento do fluido aumentou-se a velocidade. Ométodo que se mostrou mais preciso nos cálculos foi o Tubo de Venturi, porque a mudançanão é tão abrupta quanto quando utilizamos a Placa de Orifício.

A principal vantagem do Tubo de Venturi além da mudança pouco abrupta de velocidade é a pouca perda de carga no processo. Já com a Placa de Orifício temos como desvantagem o fatode se perder muita carga e pressão diferencial e ainda não ter a precisão nos resultados quetanto se espera.

Se compararmos os resultados obtidos com o Tubo de Venturi e a Placa de Orifício quando as potências foram iguais (21% no nosso caso), verificamos o aumento da vazão e velocidade dofluido confirmando a teoria proposta.




Referências

QUAGLIANO, J. V.& VALLARINO, L. M. Química 3ª Edição, Rio de Janeiro, Guanabara Dois Editora,

1979.

BIRD, R. B., STEWART, W. E. & LIGHTFOOT, E. N. Fenômenos de transporte 2ªEdição, Rio

de Janeiro, LTC, 2011.

Instrumentação Básica II - Vazão, Temperatura e Analítica. SENAI (Serviço Nacional deAprendizagem Internacional)/ CST (Companhia Siderúrgica de Tubarão), Vitória-ES,1999. Disponível em <http://www.abraman.org.br/Arquivos/61/61.pdf > Acesso em 22 demaio de 2013.

http://www.abraman.org.br/Arquivos/61/61.pdf

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