A Hidráulica e Hidrologia

1. INTRODUÇÃO

Vazão é o volume de determinado fluido que passa por uma determinada seção de um conduto livre ou forçado, por uma unidade de tempo. Ou seja, vazão é a rapidez com a qual um volume escoa. Vazão corresponde à taxa de escoamento, ou seja, a quantidade de material transportado através de uma tubulação, por unidade de tempo.

A vazão volumétrica é expressa no SI em m3 /s, e é comum encontrar l/s, l/h, cm3 /min, etc.

Segundo White, 2002, a caracterização de escoamentos passa pela medição de propriedades locais, integradas e globais. As propriedades locais podem ser termodinâmicas, como pressão, temperatura, massa específica, etc., que definem o estado do fluido, além de sua velocidade. As propriedades integradas são as vazões em massa e volumétrica, e as propriedades globais são aquelas relativas à visualização de todo campo de escoamento.

O experimento foi baseado nos princípios da hidrodinâmica onde o fluído é tratado como ideal (não viscoso, homogêneo e em regime estacionário), depois efetuamos o cálculo da vazão. A partir de equipamentos da bancada hidráulica, como canos, rotâmetro, adaptadores, válvulas e cronômetro, é possível determinar a vazão de água. Neste caso foram analisadas 3 vezes, aberturas para que o cálculo de vazão entre as mesmas fossem confrontadas. Os resultados obtidos demonstram que quanto maior a abertura, maior a vazão e maior a velocidade, porém tal experimento esta exposto á um erro relativo, pois os dados obtidos possuem variações que podem ter influenciado no resultado final.

2. OBJETIVO

Determinar a vazão volumétrica dos tubos, com auxílio da bancada hidráulica e do cronômetro, utilizando o método volumétrico, depois comparar os resultados obtidos.

3. METODOLOGIA

3.1 MATERIAIS UTILIZADOS

• Rotâmetro (L/h);
• Medidor de vazão digital (L/min);
• Cronômetro(s);
• Água (fluído);
• Caixa d’água com dimensões 629x495x100mm.

 3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

• Abrir a válvula de tubulação;
• Ligar a bomba da bancada hidráulica;
• Cronometrar o tempo em segundos do enchimento da caixa a partir de 0 até 10cm;
• Determinar as medições do rotâmetro em L/h, do medidor de vazão digital em L/min e do tempo sem segundos;
• Determinar o volume da água inserida na caixa;
• Determinar a vazão volumétrica pela fórmula Q=V/t.

EDITARRRRRRRRRR 3.2

COLOCAR NO PRETÉRITO

3.3 FORMULÁRIO

O método volumétrico baseia-se no tempo gasto para que um determinado fluxo de água ocupe um recipiente com volume conhecido. Para calcular utilizamos a seguinte fórmula:  

Vazão Volumétrica: corresponde à taxa de escoamento, ou seja, a quantidade de material transportado através de uma tubulação, por unidade de tempo

[pic 1]

Onde: Q = Vazão Volumétrica em m³, V = Volume, em litros e t = Tempo, em segundos.

                                                   s

Após realizar 3 vezes esse procedimento, calcula-se a média aritmética dos valores obtidos no experimento.

Média Aritmética = somatória dos valores obtidos dividido pela quantidade de realizações.

[pic 2]

 Realizamos a vazão em massa, que é a rapidez com que a massa escoa, através da    equação:

[pic 3]

Onde: Qm = Vazão em massa, em kg; p = densidade, em kg e Qv = vazão

                                                         s                                  m³

volumétrica, em m³

                         s

Depois fizemos a vazão em peso, que caracteriza-se pelo peso do fluido que escoa em um determinado intervalo de tempo, através da fórmula:

[pic 4]

Onde: Qp = Vazão em peso, em n, [pic 5][pic 6]= peso específico, em kg e Qv = vazão

                                                     s                                        m³

volumétrica, em m³ .

                         s

Calculamos o desvio padrão, que serve para dizer o quanto os valores dos quais extraímos a média são próximos ou distantes da própria média, através da equação

[pic 7]

E então avaliamos os erros:

Erro padrão da média: que avalia a precisão do cálculo da média 

[pic 8]

          [pic 9][pic 10]

Propagações do erro: é uma forma de verificar a confiabilidade dos dados de uma certa amostra ou medida

[pic 11]

[pic 12]

                      [pic 13][pic 14]            (7)

[pic 15]

[pic 16]

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Medida do volume da caixa auxiliar: 629x495x100mm

Tabela 1: Medida de vazão pelo método volumétrico para potencia de 35hz

Medidas	Tempo (s)	Vazão (m³/s)	Vazão (l/min) Medidor Digital	Vazão (l/h) Rotâmetro
1	28,01	0,11183	64,40	3800
2	27,89	0,11183	64,30	3800
3	27,63	0,11183	63,90	3850
Média	27,84	0,11183	64,20	3816,67

Tabela 2: Medida de vazão pelo método volumétrico para potencia de 25hz

Medidas	Tempo (s)	Vazão (m³/s)	Vazão (l/min) Medidor Digital	Vazão (l/h) Rotâmetro
1	40,66	0,11183	44,40	2650
2	41,29	0,11183	44,30	2600
3	40,24	0,11183	44,10	2600
Média	40,73	0,11183	44,27	2616,70