O Instrumentação de medida

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ - UNIOESTE[pic 1]

CECE - CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA I

INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE VAZÃO, PRESSÃO E TEMPERATURA

JUNHO DE 2016

TOLEDO- PARANÁ

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ – UNIOESTE[pic 2]

CECE - CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS

BEATRIZ FLORÊNCIO DA SILVA

FLÁVIA RAFAELA CARVALHO

LUIS GUILHERME FARINA ROSOLEN

RAFAELLA WANDSCHEER RAIMUNDO

Trabalho entregue a Prof.ª Veronice Santana como avaliação da disciplina de Laboratório de Engenharia Química I do curso de Engenharia Química da Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Campus Toledo.

JUNHO DE 2016

TOLEDO- PARANÁ

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1. RESUMO

O objetivo da prática realizada foi determinar a calibração dos instrumentos de medida de vazão, pressão e temperatura, assim como seus respectivos princípios de funcionamento. No experimento de medida de vazão, abriu-se totalmente as válvulas V2 e V3, e fechou-se as válvulas V1, V4 e V5, para então ligar a chave liga/desliga. Depois abriu-se a válvula V1, controlando a vazão a partir da válvula V5 até que se atingisse a vazão desejada no rotâmetro. Com um balde, coletou-se água em intervalos de aproximadamente 8 segundos e aferiu-se a massa coletada, o procedimento foi realizado em duplicata para cada vazão do rotâmetro. Os coeficientes angular e linear ideais da equação da reta seriam, respectivamente, de 1 e 0. No entanto, os valores obtidos experimentalmente foram de 1,0422 e 0,1404 respectivamente. O coeficiente de determinação (R2) para a regressão linear do rotâmetro em relação à medida direta da vazão foi de 0,9992, indicando uma boa correlação. Estas diferenças ocorrem devido a fatores como a presença de ar na tubulação; instabilidade do sistema; erro associado a assincronia da cronometragem e a coleta de água; formação de bolhas no interior do rotâmetro. Para o instrumento de medida de pressão, com as válvulas V1 e V2 totalmente abertas e as válvulas V3, V4 e V5 fechadas, foi ligada a chave liga/desliga. A fim de atingir a pressão desejada no manômetro de Bourdon, abriu-se totalmente a válvula V4, e controlou-se a pressão abrindo a válvula V3 e depois fechando V1. Dessa forma, obteve-se as diferenças de alturas do manômetro de mercúrio, que possibilitaram o cálculo da pressão e a sua comparação com a pressão do manômetro de Bourdon. O erro relativo máximo obtido foi de 48,9063%, devido a erros instrumentais; instabilidade do sistema; perdas de carga; incrustações nas tubulações. Já para o instrumento de medida de temperatura, colocou-se os termômetros de mercúrio, analógico e digital no banho termostático. O banho foi então ligado e as temperaturas inicial e final foram estipuladas como sendo, respectivamente, de 25°C e 55°C. Anotou-se a temperatura da água em cada termômetro no ponto inicial. Com o auxílio do cronômetro, obteve-se o tempo de cada medida da temperatura fixando intervalos constantes de 5°C até alcançar 55°C. A partir dos resultados e as curvas de calibração obtidas, verificou-se que o termômetro digital apresentou melhor calibração. Em contrapartida o termômetro analógico foi o menos exato, devido à instabilidade do ponteiro, à dificuldade de visualização e à sua grande escala. Os erros atrelados aos resultados são explicados por fatores como as posições dos termômetros dentro do banho; a precisão e exatidão de cada termômetro; perda de calor do banho termostático para o meio. A taxa de aquecimento calculada, de 0,0262°C/s, não foi possível de ser comparada com a taxa do banho, pois a mesma não foi disponibilizada pelo fabricante. Nos processos industriais, a não exatidão dos instrumentos de medida podem causar comprometimentos significativos na matéria prima, na produção e nos próprios equipamentos. Portanto, é de extrema importância a calibração do equipamento, a fim de minimizar os erros e garantir um bom resultado na coleta de dados.

2. RESULTADOS E DISCUSSÕES

2.1. Instrumentos de medida de vazão

A prática iniciou-se ajustando o rotâmetro do módulo experimental (Figura 01) à vazão de 1 L/min e depois aumentou-se gradativamente a vazão em diferenças de 1 L/min, coletando-se, em duplicata, com a utilização de um balde de massa 0,246 kg, quantidades de água que foram pesadas em uma balança analítica. Os dados obtidos encontram-se na Tabela 01.

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Figura 01: Módulo experimental para a medição de vazão

Tabela 01: Dados obtidos experimentalmente.

Vazão no Rotâmetro (L.min-1)	Tempo (±0,005 s)	Massa de água medida  (± 0,0005 Kg)	Massa de água medida menos o balde (±0,0005 Kg)
	1	2	1	2	1	2
1	15,79	15,31	0,484	0,486	0,238	0,240
2	7,84	7,96	0,494	0,498	0,248	0,252
3	8,4	8,2	0,658	0,652	0,412	0,406
4	7,6	7,8	0,760	0,766	0,514	0,520
5	8,4	8,5	0,958	0,984	0,712	0,738
6	8,3	8,4	1,074	1,098	0,828	0,852
7	8,5	8,7	1,260	1,290	1,014	1,044

Com os dados da tabela acima, realizou-se o cálculo das vazões mássicas através da Equação 01.

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Com a utilização da Equação acima, relizou-se o cálculo da seguinte forma: