Medida de Velocidade de Ar Utilizando Tubo de Pitot

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Relatório de aula prática nº 3

Medida de Velocidade de Ar Utilizando Tubo de Pitot

Alunos: Brenno Soares

Abril/2016

Introdução

Em muitos estudos de escoamentos é fundamental determinar o módulo e a direção da velocidade do fluido em alguns pontos da região estudada. Apesar de ser impossível a obtenção da velocidade exata num ponto, pode-se determinar a velocidade média numa pequena área ou volume com o auxílio de alguns instrumentos adequados.

     Existem muitos métodos para a determinação da velocidade dos fluidos, entre eles podemos listar: medir o tempo que uma partícula leva para percorrer uma distância conhecida; medir a rotação de uma hélice introduzida no escoamento; medir a variação da resistência elétrica pelo resfriamento de um condutor elétrico introduzido no escoamento; identificar a diferença entre a pressão total e a estática, método introduzido por Henri Pitot em 1732, sendo este um dos mais utilizados.

    Henri Pitot nasceu em Aramon, França, em 1695 e foi um importante engenheiro especializado em hidráulica. Começou os seus estudos em matemáticas e astronomia em Paris, tornando-se logo mais assistente do físico Réaumur em 1723. Em 1724 foi nomeado membro da Academia das Ciências de França.

    Pitot começou a se interessar por fluídos e testou vários de seus projetos e teorias no Rio Sena, até que inventou em 1732 um dispositivo para medir a velocidade com que o fluido se movia, conhecido hoje por tubo de Pitot, ou ainda pitômetro.

    O tubo de Pitot é um instrumento de medição que mede a velocidade de fluidos em modelos físicos em laboratórios de hidráulica, em laboratórios de aerodinâmica e também na hidrologia para a medição indireta de vazões em canais e rios, em redes de abastecimento de água, em adutoras, em oleodutos e ainda a velocidade dos aviões, medindo a velocidade de escoamento do ar.

∙ Determinando o perfil de velocidade em uma tubulação:

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Figura 1: Tubo de Pitot em uma tubulação

Funcionamento

     Pela conhecida equação de Bernoulli da Mecânica dos fluidos, tem-se:

Pressão dinâmica= Pressão total(Pt) – Pressão estática(P)

E vale:

Pt – P= ½ ρ V²

    A pressão estática, também chamada de piezométrica, é a que não depende do movimento. Ela pode ser detectada porpiezômetros, ou obtida mediante o uso de um tubo de Prandtl envolvendo o tubo de Pitot.

    A pressão dinâmica, também chamada de taquicarga, é a pressão atmosférica gerada quando o ar em velocidade de escoamento externo penetra no tubo Pitot.

    A pressão total (ou de estagnação) por si só não é suficiente para determinar a velocidade do fluido.

    O tubo de Pitot pode consistir num tubo em "L" com um único canal, permitindo medir apenas a pressão de estagnação (sendo necessário medir por outro meio a pressão estática), ou com dois canais e tomadas de pressão laterais para medir simultaneamente a pressão estática. Pode ser utilizado em laboratórios para estudos de aerodinâmica (túneis de vento) ou de hidrodinâmica em modelo reduzido em laboratórios de hidráulica.

    Das medidas das pressões estática e total em um ponto, a velocidade é a seguinte: