A Medição de Pressão

[pic 1] 

[pic 2]UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
ESCOLA DE MINAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA URBANA

 

 

 

 

 

 

 

URB227 – HIDRÁULICA APLICADA

AULA DE LABORATÓRIO Nº 01 – MEDIÇÃO DE PRESSÃO

 

 

 

 

 

Turma 11

                                 

Ouro Preto, 26 de maio de 2023.

Sumário

1. Assunto        3

2. Objetivo        3

3. Fundamentos Teóricos        4

4. Procedimento Prático        4

5. Planilha de leituras e cálculos        7

6. Resultados e análises de resultados        10

7. Conclusão        10

8. Referências bibliográficas        11

1. Assunto

A hidrostática é a parte hidráulica que estuda os líquidos em seu estado de repouso, ou seja, quando todas as velocidades em qualquer um de seus pontos é igual a zero. Os princípios da hidrostática envolvem tanto os estudos dos fluidos propriamente ditos como das forças atuantes sobre corpos nele submersos (AZEVEDO NETO & MIGUEL FERNANDES, 2015).

Por sua vez, a hidrodinâmica é a parte da hidráulica que estuda o movimento dos fluidos, considerando um fluido perfeito, ou seja, não possui viscosidade, não apresenta atrito interno, é incompressível e possui massa específica constante.

Uma das propriedades do fluido é a pressão (p), que é exercida sobre uma determinada área, que pode ser definida como sendo a taxa de variação da força normal (N) em relação a área (A). (AZEVEDO NETO & MIGUEL FERNANDES, 2015).

P = dF/dA

No Sistema Internacional, tem-se como unidade convencional, o Pascal (Pa), que corresponde a 1 N/m2 . Existem outras unidades usuais de medição de pressão como a atmosfera física (atm), PSI (libra força por polegada quadrada), kgf/cm2 (quilograma força por centímetro quadrado), entre outros.

Para quantificar a pressão no interior de dispositivos hidráulicos de condutos forçados, são utilizados os manômetros. O manômetro de Bourdon é um desses instrumentos medidores, que quando ligado a uma tubulação ou reservatório, permite medir diretamente a carga de pressão. Este dispositivo possui como vantagem a facilidade de leitura de pressão, e possui como limitação a medição de pequenas pressões, além de sua calibração.

Outro dispositivo que pode ser utilizado é o manômetro diferencial de mercúrio e água, que consiste na inserção de um tubo transparente contendo um líquido indicador ou manômetro diferencial de tubo em U.

1. Objetivo

A prática tem como principal objetivo recordar unidades de pressão, estabelecer os princípios básicos sobre a medição de pressão, além da diferenciação de diferentes manômetros.

O experimento se subdivide em duas etapas:

• Utilização do manômetro de Bourdon em uma linha de água conectada à caixa d’água de abastecimento ao prédio dos Laboratórios do Departamento de Engenharia Civil. Deve-se, a partir da leitura de pressão, determinar a altura do nível de água no reservatório em relação ao piso do laboratório (datum).
• Utilização de um manômetro diferencial de coluna de líquido e um manômetro diferencial de mercúrio para a determinação da diferença de cotas Δz entre os níveis d’água de dois reservatórios do Laboratório de Hidráulica.

1. Fundamentos Teóricos

Para realização da primeira etapa do procedimento prático, utilizou-se como base para os os cálculos, a equação do Princípio de Stevin da hidrostática (equação 01), que dita que a diferença da pressão entre dois pontos da massa de um líquido em equilíbrio é igual a diferença de profundidade (h) multiplicada pelo peso específico do líquido (γ) (AZEVEDO NETO & MIGUEL FERNANDES, 2015).

p = h x γ

equação 01

Já para a realização da segunda etapa do procedimento prático, utilizou-se o manômetro diferencial em U com fluido de mercúrio, e o piezômetro aberto com o objetivo de descobrir a diferença entre os níveis de água nos reservatórios superior e inferior do Laboratório de Hidráulica.

O piezômetro aberto é o padrão utilizado, por apresentar menores erros de precisão. A medida dada por este dispositivo, é exatamente a medida de água nos reservatórios. Sendo o piezômetro aberto o padrão a ser utilizado, o manômetro diferencial em U fornece uma medida que, quando subtraída do valor obtido do dispositivo padrão (piezômetro aberto), é igual ao erro relativo das medições.

1. Procedimento Prático

A primeira parte do experimento se inicia com a aferição da medida da altura do centro do manômetro de Bourdon até o piso do Laboratório de Hidráulica, utilizando uma trena (Imagem 01).

 O experimento foi realizado com válvula do manômetro de Bourdon fechada, para que o princípio de Stevin da hidrostática fosse aplicado, descobrindo assim, o nível de água no reservatório através da pressão aferida no manômetro.

Foi identificada a menor e a maior leitura que se consegue fazer no manômetro de Bourdon, tanto para a unidade kgf/cm2 , quanto para a unidade lbf/pol2. A identificação da menor medida que o equipamento possui foi necessária para obter maior precisão nas aferições realizadas durante o experimento.

A válvula do manômetro foi aberta de maneira gradual, para que a pressão da hidrostática fosse aferida.

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Imagem 01 - Esquema do manômetro de Bourdon em uma linha d’água. (FONTE: Autores, 2022).

O experimento se repetiu, agora com a válvula do manômetro de Bourdon aberta para aferir a pressão na hidrodinâmica. A válvula foi aberta para que o fluido (água) pudesse escoar, e o manômetro aferir a pressão exercida pelo mesmo.

Com o auxílio de um termômetro de mercúrio, a temperatura da água foi aferida para que a mesma servisse de base para dar o valor tabelado do peso específico da água, e assim, determinar a altura do nível da água no reservatório pelo princípio de Stevin. Além disso, a temperatura ambiente também foi medida.