AULA DE LABORATÓRIO DA DISCIPLINA EME – 412
Por: Beatriz Andrade • 17/1/2019 • Relatório de pesquisa • 1.759 Palavras (8 Páginas) • 304 Visualizações
AULA DE LABORATÓRIO DA DISCIPLINA EME – 412
(ENSAIO VAZÃO – LAB 2)
Introdução
O presente relatório tem como objetivo investigar a operação e as características de três diferentes tipos de fluxômetros, incluindo precisão e possíveis perdas de energia.
Para alcançar esse objetivo, foi feito um ensaio laboratorial na Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI) e, a partir dos dados obtidos, foi feita uma análise comparativa entre os métodos de cálculo de fluxo.
Esse relatório visa à comparação entre valores obtidos em laboratório e valores teóricos, para que seja possível determinar o método que mais se aproxima do esperado pela literatura.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Conceitos físicos para medição de vazão
Vazão pode ser definida como sendo a quantidade volumétrica ou mássica de um fluido que escoa através de uma seção de uma tubulação ou canal por unidade de tempo.
- Vazão Volumétrica – É definida como sendo a quantidade em volume que escoa através de certa secção em um intervalo de tempo considerado. As unidades volumétricas mais comuns são: m3/s, m3/h, l/h, l/min, GPM (galões por minuto), Nm3/h (normal metro cúbico por hora), SCFH (normal pé cúbico por hora), entre outras.
[pic 1]
- Vazão mássica – É definida como sendo a quantidade em massa de um fluido que escoa através de certa secção em um intervalo de tempo considerado. As unidades de vazão mássica mais utilizadas são: kg/s, kg/h, t/h, lb/h.
[pic 2]
Para medição de vazão se faz necessário rever alguns conceitos relativos a fluidos, pois os mesmos influenciam na vazão de modo geral. A seguir, os principais deles:
- Calor Específico
Define-se calor específico como o quociente da quantidade infinitesimal de calor fornecido a uma unidade de massa de uma substância pela variação infinitesimal de temperatura resultante deste aquecimento.
- Viscosidade
É definida como sendo a resistência ao escoamento de um fluido em um duto qualquer. Esta resistência provocará uma perda de carga adicional que deverá ser considerada na medição de vazão.
- Número de Reynolds
Número adimensional utilizado para determinar se o escoamento se processa em regime laminar ou turbulento. Sua determinação é importante como parâmetro modificador do coeficiente de descarga.
- Distribuição de Velocidade em um Duto
Em regime de escoamento no interior de um duto, a velocidade não será a mesma em todos os pontos. Será máxima no ponto central do duto e mínima na parede do duto.
- Regime Laminar
É caracterizado por um perfil de velocidade mais acentuado, onde as diferenças de velocidades são maiores.
- Regime Turbulento
É caracterizado por um perfil de velocidade mais uniforme que o perfil laminar. Suas diferenças de velocidade são menores.
Tipos de medidores de Vazão
Existem três tipos principais de medidores de vazão: os indiretos, os diretos e os especiais, de acordo com a figura 1, abaixo:
Figura 1 – Tipos de medidores de vazão
[pic 3]
Fonte: Medidores de vazão: conceitos e métodos de medidas.
Cálculo da vazão
Para calcular matematicamente a vazão, foram utilizadas nesse experimento, duas equações: a equação de Bernoulli e a equação de continuidade.
A equação de Bernoulli permite obter uma relação entre pressão, velocidade e elevação de um fluido. No entanto, para utilizá-la, é necessário restringi-la a um escoamento sem atrito (WHITE, 2011). Este caso específico refere-se à medição de vazão usando restrições no escoamento com o medidor Venturi e medidor de placa de orifício.
Taxa de volume de fluxo ou vazão:
[pic 4]
Onde:
[pic 5]
∆h é a diferença de carga em m, determinada pelas leituras de manômetros para o indicador apropriado, conforme fornecido a seguir:
[pic 6]
[pic 7] [pic 8]
[pic 9][pic 10]
[pic 11][pic 12]
[pic 13][pic 14]
[pic 15]
O uso de um coeficiente de descarga, Cd, é necessário para corrigir as idealizações feitas ao aplicarmos a equação de Bernoulli. Os valores deste coeficiente foram determinados experimentalmente e são:
Para o medidor Venturi Cd = 0,98
Para a placa de orifício Cd = 0,63
A perda de energia que ocorre em uma conexão de tubo (conhecida como perda secundária) é comumente expressada em termos de uma perda de carga (h, metros) e pode ser determinada a partir das leituras dos manômetros.
Materiais e Métodos
Para a realização do experimento, foi utilizado um equipamento (Figura 2) que unia em série três tipos de medidores de vazão: o medidor Venturi, o medidor de área variável e o medidor de placa de orifício e um cronômetro.
Figura 2 – Equipamento do experimento
[pic 16]
Fonte: Autoria própria
Procedimento Experimental
Primeiramente, foi necessário montar o equipamento. Para isso, foi instalada a estrutura de teste de fluxômetro sobre a bancada e foi certificado de que ela estava nivelada. O tubo de entrada foi conectado na alimentação da bancada e o tubo de saída no tanque volumétrico, em seguida, a ponta deste tubo foi prendida para evitar que ele se mova. A bomba foi ligada e a válvula da bancada e de controle de fluxo da estrutura de teste abertas para lavar o sistema.
Para purgar o ar dos pontos de tomada de pressão e dos manômetros, ambas as válvulas da bancada e da estrutura de teste foram fechadas. O parafuso de purga de ar foi aberto e a tampa da válvula de ar adjacente removida. Uma extensão de tubagem de diâmetro pequeno foi conectada a partir da válvula de ar até o tanque volumétrico.
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