Calibração de rotâmetro

[pic 1]

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO – UNICAP

CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA – CCT

ENGENHARIA AMBIENTAL E ENGENHARIA QUÍMICA

                                               

                                     CALIBRAÇÃO DO ROTÂMETRO

JOSÉ SANDERSON DA COSTA NUNES

RECIFE

ABRIL/2015

1.INTRODUÇÃO

A medição e controle de fluidos industriais são atividades bastante complexas, devido ao grande número de variáveis envolvidas. É preciso amplo conhecimento do comportamento das propriedades físicas e químicas do fluido, de como ele se comporta em movimento (no  de   Reynolds, tipo de escoamento), bem como das condições de tubulações, condições do processo, etc. Para haver movimentação de fluido, tem que existir uma força que o impulsione, que pode ter origem natural (causada por diferença de nível) e forçada (por ação de uma bomba). Os fluidos industriais podem ser encontrados nas fases, líquida, gasosa ou em mistura de fases, e poderão estar limpos, puros , misturados , com sólidos em suspensão .

        O rotâmetro (figura 1), é um medidor de vazão que funciona baseado no deslocamento de um flutuador dentro de um tubo transparente, devido à passagem de fluido através dele. A posição deste flutuador depende do equilíbrio entre as forças que atuam sobre ele, que são o seu peso e a força de arraste devido ao fluido. O tubo tem formato cônico e possui uma guia que orienta o movimento do flutuador.

        É um instrumento simples e econômico para medir vazão local e causa baixa perda de carga, sendo geralmente feito

de vidro resistente ou acrílico. Não mede grandes vazões (de 1 a 8000 lpm) e tem sua utilização limitada em termos de pressão e temperatura na ordem de até 10 bar e 150ºC. Pode ser equipado com transmissor de sinal ou indicador magnético para o caso de fluidos escuros.

                     [pic 2]

Figura 1 – Rotâmetro.

2. OBJETIVOS

- Estudar os princípios básicos da medição de vazões em rotâmetros;

- Traçar a curva de calibração para o rotâmetro com auxílio do Método dos Mínimos Quadrados.

3. MATERIAL E MÉTODOS

3.1 Material utilizado

• Rotâmetro
• Provetas
• Sistema automatizado de medição de vazão por Arduino
• Cronômetro
• Sistema de tubulação e bomba centrífuga
• Fluido (água)

3.2 Metodologia

- Método dos Mínimos Quadrados.

Representa-se a relação entre a vazão teórica e a vazão experimental através de uma analise de Regressão Linear Simples, a fim de estimar o valor verdadeiro da vazão.

Sendo assim, utiliza-se a Equação 1 para obter o valor previsto.

Y = b0 + b1Xi (Equação 1)

Onde, b0 e b1 são coeficientes de regressão e Xi é a variável independente ou fator.

[pic 3]

4. PROCEDIMENTO

        A vazão foi determinada após a abertura de um sistema que circulava o fluido (água). Para tal, o sistema foi aberto e a vazão foi direcionada para provetas de  um (1) e dois (2) litros respectivamente, com um volume predeterminado, marcou-se o tempo até o enchimento desse volume. As medidas da vazão de fluido com a proveta e o cronometro foram feitas de modo controlado, em cinco vazões diferentes, e repetiu-se duas vezes, para melhor avaliar estatisticamente.

        Para a parte do experimento com o Arduino, o sistema permaneceu fechado, porem foi adicionado em série a tubulação, um sensor de vazão próprio para o sistema. Esse sensor leu a vazão em voltagens e a placa Arduino, interpretou como vazão.  O sistema fez sessenta (60) leituras para cada vazão.

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Tabela 1, abaixo, apresenta as medições do volume em função do tempo.

Bulbo	T 1 (s)	Vol1 (mL)	T 2 (s)	Vol2(mL)
100	31,59	750	31,13	740
400	8,48	740	8,84	800
600	7,85	1400	7,94	1440
800	5,6	1480	5,47	1800
1000	4,85	1840	4,97	1840

Tabela 1

A seguir, a Tabela 2 mostra a vazão em litro por hora calculada a partir da tabela 1.

Bulbo	Q 1 (L/h)	Q 2 (L/h)
100	85,47	85,58
400	314,15	325,79
600	642,04	652,90
800	951,43	1184,64
1000	1365,77	1332,80

Tabela 2

Bulbo	Yij (Vazão)	ӯij	Xi	XiYi	X²i
100 L/h	85,47	85,58	85,52	100,00	8552,33	10000,00
400 L/h	314,15	325,79	319,97	400,00	127988	160000,00
600 L/h	642,04	652,90	647,47	600,00	388480,48	360000,00
800 L/h	951,43	1184,64	1068,04	800,00	854428,83	640000,00
1000L/h	1365,77	1332,80	1349,28	1000,00	1349284,99	1000000,00