Densidade Relatorio

1. Introdução

A pratica teve como objetivo determinar a densidade de cinco fluidos( diesel 50, gasolina, comum, querosene, álcool etílico hidratado 92,8° e água) de duas maneiras diferentes, (1) através de manômetros em "U" relacionando a pressão lida nesses manômetros e a densidade dos fluidos manométricos; (2) e através do volume e da massa desses fluidos.

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1. Fundamentos Teóricos

1. Estática dos Fluidos

Estática dos fluidos, é o comportamento dos fluidos quando estão em um  tipo de movimento que não obriga as partículas de fluido adjacentes a apresentar movimento relativo. em tais  circunstâncias as tensões de cisalhamento nas superfícies das partículas do fluido são nulas e as forças que agem em tais superfícies são as provocadas pela pressão. A pressão é aplicada perpendicularmente a área de contato e contra cada ponto da superfície, tal analise fundamenta-se teoricamente em duas leis básicas chamadas de Lei de Pascal e lei de Stevin.

1. Pressão Manométrica e Absoluta

Tomando como exemplo a calibração de um pneu de automóvel , onde o interesse é a diferença entre a pressão interna (Pint) de um determinado reservatório ( nesse caso o pneu) e a pressão externa(Patm), tal diferença recebe o nome de pressão manométrica e os aparelhos capazes de medir tal diferença chamamos de manômetros. De tal relação é possível se obter a equação:

[pic 1]

 

A pressão manométrica pode ser positiva, negativa ou ainda nula; essa será negativa se a pressão interna do reservatório for menor que a pressão externa(Patm), gerando o que chamamos de vácuo.

Já a pressão absoluta é a pressão total exercida em uma determinada superfície(pressão manométrica)    acrescida da pressão atmosférica,a pressão absoluta sempre será positiva ou nula.

 

1. Manômetros de Coluna de Fluido Tipo “U"

Tais manômetros constituem basicamente de um tubo conformado em "U" que contem um liquido manométrico, um de seus ramos( extremidades ) fica aberto a atmosfera já o outro ramo fica conectado com o outro fluido que se deseja medir a pressão. A variação de pressão entre dois pontos () pode ser medida através da diferença de altura entre os mesmos.[pic 2]

 

[pic 3]

Onde:  - densidade do líquido manométrico[pic 4]

         

Portanto, a diferença de pressão entre os dois pontos é determinada por uma coluna estática de um ou mais líquidos ou gases, no caso de vários fluídos, deve-se levar em consideração a massa específica de cada um conforme muda-se de um fluido para outro.

1. Tubo de Pitot

O Tubo de Pitot é um tipo especifico de manômetro utilizado para a medição de velocidades do escoamento para líquidos ou gases os conceitos utilizados para o entendimento Tubo de Pitot são associados às pressões do escoamento. Para se determinar a velocidade através do tubo de pitot utiliza-se a equação de Bernoulli:

[pic 5]

1. Densidade Através da Relação Massa x Volume

Para se determinar a massa específica de cada fluido utiliza-se a utilização equação da densidade dada por:  

[pic 6]

onde:

  : é a massa específica [kg/m³] [pic 7]

 m: é a massa [kg]

V: é o volume do fluido [m³]

As medidas que foram realizadas nos forneciam valores de massa em gramas e volume em mililitros as massas específicas foram calculadas a partir dessas unidades e então convertidas para o S.I.

Para  tal conversão, foram utilizadas as seguintes relações:

1           e      [pic 8][pic 9]

Apos isso foram calculados os erros comparando os valores obtidos os com os da literatura através da equação:

[pic 10]

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1. Método

1. Determinação da densidade através dos manômetros em "U"

Foram utilizados 5 manômetros tipo “U” cada um contendo um determinado fluido manométrico a se determinar a densidade(diesel 50, gasolina, comum, querosene, álcool etílico hidratado 92,8° e água); um tubo de pitot e um ventilador industrial.

Uma das colunas do tubo de pitot conectada na tubulação de sucção do ventilador e outra na tubulação de descarga, sendo possível assim obter valores de pressão de sucção, pressão de descarga e a pressão diferencial do ventilador.

As saídas dos manômetros tipo "U" foram conectadas todas em serie e a tubulação de sucção, já o outro ramo mantém-se aberta para a atmosfera a partir dos resultados obtidos determina-se a densidade relativa dos fluidos.

Foram feitas duas medições com velocidades do ventilador diferentes.

[pic 11]

1. massa X volume

Foram utilizados 5 Beckers com os fluidos a se determinar a densidade, 5 provetas e uma balança de precisão

Colocou-se os  fluidos em cinco Beckers distintos, antes de colocar o fluido, tarar a balança com a respectiva proveta que será utilizada, colocar então o volume definido e pesar. Por fim calcular cada densidade.

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1. Resultados e Discussões

Neste experimento, utiliza-se da análise das variações de pressão, obtidas através dos manômetros em U onde um ventilador força a passagem do vento, que gera as diferentes pressões. Para se determinar as densidades, primeiro calcula-se a pressão gerada pelo ventilador nos ramos de saída dos manômetros, tomando como base que as pressões em todos os manômetros são iguais pode-se calcular a primeiramente a pressão pelos valores obtidos no manômetro que contem água como fluido manométrico, pois conhecemos sua densidade já que pode ser considerada uma substancia pura e pouco se altera sua densidade quando sua composição é alterada. Como as medidas foram realizadas com duas velocidades diferentes do motor tem-se a tabela:

Tabela 1 medidas dos manômetros em "U"

Fluido manométrico	Ligação	Posição inicial (mm)	medida 1 (mm)	Medida 2 (mm)	Δh1	Δh2
Pitot	Estático	157	166	175	18	36
Total	157	148	139
Diesel 50	Sucção	170	198	225	56	110
Atmosfera	170	142	115
Gasolina comum	Sucção	132	163	192	63	121
Atmosfera	131	100	71
Querosene comercial	Sucção	182	213	241	61	118
Atmosfera	182	152	123
Álcool etílico hidratado 92,8°	Sucção	204	233	261	57	113
Atmosfera	204	176	148
Água	Sucção	191	214	236	46	89
Atmosfera	192	168	147

Ressaltando que as velocidades do motor foram variadas e que medida1 motor funcionando com 28,9Hz e medida2 motor funcionando com 38,8Hz. Apos os cálculos tem-se a tabela 2 com as densidades dos fluidos: