AULA PRÁTICA III – MEDIDORES DE VAZÃO PARA ESCOAMENTO GASOSO

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Universidade Federal de Santa Maria - UFSM Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Química Disciplina de Laboratório I de Fenômenos de Transporte (DEQ-1005) Prof. Dr. Guilherme Luiz Dotto

AULA PRÁTICA III – MEDIDORES DE VAZÃO PARA ESCOAMENTO GASOSO

1. INTRODUÇÃO

Vazão é o volume de determinado fluido que passa por uma determinada seção de um conduto por uma unidade de tempo. É uma das grandezas mais utilizadas na indústria. As aplicações são inúmeras, indo desde a medição de vazão de água em estações de tratamento e residências, até medição de gases industriais e combustíveis, passando por medições mais complexas como a vazão de sangue no sistema circulatório. A escolha correta de um determinado instrumento para medição de vazão depende de vários fatores. Dentre estes, pode-se destacar: exatidão desejada para a medição, tipo de fluido, condições termodinâmicas, espaço físico disponível e custo. Alguns tipos comuns de medidores de vazão são: placas de orifício, tubo de Venturi, tubo de Pitot, hidrômetro, anemômetro e rotâmetro. Para o correto dimensionamento de qualquer unidade industrial, a calibração dos medidores de vazão é fundamental.

2. OBJETIVOS

• Realizar a aferição de um anemômetro. Para tal, graficar as vazões obtidas pelo anemômetro (eixo Y) em função das vazões reais obtidas a partir dos valores de Δh medidos no manômetro acoplado ao tubo de Pitot (eixo X);
• Obter a equação de calibração para um tubo de Venturi. Para tal, graficar as vazões obtidas via Pitot (eixo Y) em função os valores de Δh medidos no manômetro acoplado ao Venturi (eixo X);
• Obter a equação de calibração para uma placa de orifício. Para tal, graficar as vazões obtidas via Pitot (eixo Y) em função os valores de Δh medidos no manômetro acoplado a placa de orifício (eixo X).

3. MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Materiais e equipamentos 

O módulo experimental para a realização dos experimentos está apresentado na Figura 1.

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Figura 1: Módulo experimental para a realização dos experimentos.

        O módulo experimental é constituído pelos seguintes componentes: soprador centrífugo ligado a um inversor de frequência para a variação da vazão; tubo de aço com diâmetro interno de 97,8 mm; medidor Venturi e placa de orifício, ambos com β =(Di/di)=0,50; manômetro de tubo em U conectado ao Venturi (fluido manométrico água); tubo de Pitot ligado ao seu respectivo manômetro de tubo inclinado (fluido manométrico água e inclinação de 10°); Medidor comercial de velocidade tipo anemômetro de ventoinha.

3.2 Métodos

• Inicialmente verificar se os dois manômetros estão com os fluidos manométricos equilibrados;
• Com a ajuda de um suporte, fixar o anemômetro imediatamente após a saída do ar e no centro da tubulação;
• Ligar o soprador e ajustar a velocidade para 5 m/s (medida no anemômetro, cujo sensor deve estar adequadamente colocado na linha (adesivo de frente para o fluxo de ar));
• Registrar a variação de altura (Δh) nos manômetros conectados ao Pitot* e ao Venturi;
• Repetir o procedimento para as velocidades de 10, 15, 20, 25 e 30 m/s (medidas no anemômetro);
• Substituir o tubo de Venturi pela placa de orifício e realizar o mesmo procedimento dos itens 3, 4 e 5.

*OBS: Para cada velocidade do anemômetro, 3 medidas devem ser feitas no tubo de Pitot, ao longo do eixo da tubulação. Então, o valor real do ΔhPitot deve ser obtido a partir da média dos 3 pontos.

4. TRATAMENTO DE DADOS

A partir dos dados experimentais construa a Tabela 1:

        

Tabela 1: Dados experimentais.

Vanemômetro (m/s)	Qanemômetro (m3/s)	ΔhPitot*  (m)	ΔhVenturi  (m)	ΔhPlaca  (m)	VPitot (m/s)	QPitot (m3/s)
0
.
.
30

*valor médio das 3 medidas.

        

        A vazão medida pelo anemômetro (Qanemômetro) deve ser obtida utilizando-se a velocidade medida no anemômetro (Vanemômetro) e área da seção transversal do escoamento (o tubo onde ocorre o escoamento e têm diâmetro interno de 97,8 mm). Os valores de ΔhPitot, ΔhVenturi e ΔhPlaca devem ser convertidos para metros. O valor de ΔhPitot deve ser convertido para velocidade média (VPitot) (a qual é considerada como sendo uniforme na seção transversal), através da Equação 1: