Medição de Vazão

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Ministério da Educação

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

Disciplina de Fenômenos de Transporte II – EME 412

Professora Dra. Maria Luiza Grillo Renó

Cristiane Alves do Prado

MEDIÇÃO DE VAZÃO

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CRISTIANE ALVES DO PRADO

MEDIÇÃO DE VAZÃO

        Relatório apresentado à disciplina Fenômenos de transporte II – EME 412 ministrada pela Professora Dra. Maria Luiza Grillo Renó, ao curso de Engenharia Ambiental e Engenharia Hídrica.

1. Introdução

A maioria dos problemas práticos de mecânica dos fluidos está associada à necessidade de medições precisas do escoamento. A medida de grandezas nos fluidos inclui a determinação de pressão, velocidade, vazão em massa ou vazão volumétrica, ondas de choque, gradientes de massa específica, turbulência e viscosidade.

Existem várias maneiras pelas quais estas medidas podem ser feitas. Nos medidores utilizados nesta experiência, verifica-se que existem vantagens e desvantagens referentes à utilização dos mesmos. Como por exemplo, o medidor Venturi é mais caro que a placa de orifício, porém, esta tem perda de carga e recirculações muito maiores do que num medidor Venturi.

O rotâmetro, que também foi utilizado, tem perda de carga intermediária, e só pode ser usado verticalmente.

Neste experimento, a vazão de um fluido numa linha será determinada, a fim de avaliar os diferentes medidores de vazão, bem como introduzir um fator de correção para corrigir as perdas e o afastamento das hipóteses usadas na utilização da equação de Bernoulli para o escoamento.

1. Objetivo

O objetivo do experimento realizado em laboratório foi o de investigar a operação e as características dos três diferentes tipos de fluxômetros (Placa de Orifício, Medidor Venturi e Rotâmetro) incluindo precisão e perdas e energia.

1. Método

Medição das taxas de fluxo volumétrico e perdas de pressão associadas aos três fluxômetros conectados em série e coleta de volume por tempo visando produzir uma medição referencial da taxa de fluxo.

1. Materiais

Os materiais utilizados no experimento foram:

• Bancada hidráulica de base como o da figura 1.

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Figura 1 – Bancada hidráulica

• Equipamento Medidor de Fluxo F1-21 como o da figura 2.

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Figura 2 – Medidor de Fluxo

• Cronômetro

1. Teoria

A aplicação da equação de Bernoulli combinada com a equação de continuidade permite obter o resultado da Equação 1, que se aplica para cálculos associados a escoamentos envolvendo fluidos. Este caso específico refere-se à medição de vazão usando restrições no escoamento com o medidor Venturi e a placa de orifício.

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Equação 1 – Taxa de volume de fluxo

Onde,

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Em que  é a diferença de carga em metros determinada pelas leituras de manômetros para o indicador apropriado, conforme fornecido a seguir.[pic 6]

h1 – h2  Leitura do medidor Venturi

h1 – h2  Perda do Venturi

h1 – h2  Perda do medidor de área variável (Rotâmetro)

h1 – h2  Leitura da placa de orifício

h1 – h2  Perda da placa de orifício

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.

1. Dados Técnicos

Os dados foram obtidos no Laboratório de Fenômenos de Transporte, LFT, da Universidade Federal de Itajubá, no dia 23 de agosto de 2016.

Em uma taxa de fluxo fixa, foi registrada todas as alturas dos manômetros e a leitura do medidor de área variável, realizando em seguida a coleta do volume por tempo com uso do tanque volumétrico.

Sabendo o diâmetro do tubo de ensaio, da garganta de Venturi e da garganta da placa de orifício, foi possível obter a área da seção transversal do tubo de ensaio (A1), a área do corte transversal da garganta de Venturi (A2), e a área transversal da garganta da placa de orifício (A2).  Os dados técnicos obtidos encontram-se na Tabela 1.

	Tubo de ensaio (A1)	Medidor Venturi (A2)	Placa de orifício (A2)
Diâmetro (m)	0,03175	0,015	0,020
Área da seção transversal (m²)	7,92 × 10-4	1,77 × 10-4	3,14 × 10-4

Tabela 1 – Dados técnicos

Na Tabela 2 encontram-se as medidas obtidas durante o experimento para cada fluxômetro em cada um dos 8 ensaios.

Ensaio	Volume coletado	Tempo de Coleta	Leitura Medidor de Área Variável	h1 (mm)	h2 (mm)	h3 (mm)	h4 (mm)	h5 (mm)	h6 (mm)	h7 (mm)	h8 (mm)
V (m³)	t (seg)	(L/min)
1	0,015	42,76	20	400	190	335	310	220	230	90	135
2	0,015	48,48	17,3	355	195	300	275	195	205	95	130
3	0,015	60,44	14	300	190	260	240	165	170	90	120
4	0,015	65	12	275	185	235	225	150	150	95	115
5	0,015	77	10	240	175	215	205	135	135	95	110
6	0,015	99	8	215	170	190	185	115	115	90	100
7	0,015	120	6	190	160	175	170	105	105	85	95
8	0,015	161	4	175	155	165	160	95	95	85	95