O Relatório Fenômenos

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

MARCO ANTÔNIO BARROS COSTA FILHO - 2017003709

MEDIÇÃO DE VAZÃO

ITAJUBÁ

2018

MARCO ANTÔNIO BARROS COSTA FILHO - 2017003709

MEDIÇÃO DE VAZÃO

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ITAJUBÁ

2018

1. OBJETIVOS

Investigar a operação e as características de três diferentes tipos de fluxômetros, incluindo precisão e perdas de energia.

2. INTRODUÇÃO

Para se entender fenômenos associados aos movimentos dos fluidos precisa-se considerar as leis fundamentais que modelam o movimento das partículas fluidas, incluindo conceitos de aceleração e força. Através da segunda lei de Newton (F = m.a), e considerado o movimento da partícula fluida, é possível obter a Equação de Bernoulli que é utilizada em escoamentos. Para valer a equação, muitas considerações são feitas, portanto, ela só irá funcionar se nenhum dado for conseguido fora dos padrões pré-estabelecidos.

A equação de Bernoulli pode ser aplicada em diferentes situações, como em jatos livres, a qual descreve a descarga de líquido de um grande reservatório (figura 1), em escoamentos confinados, preso por paredes por exemplo (figura 2) e nas medições de vazão, vistas no presente relatório. Diferentes tipos de medidores de vazão foram desenvolvidos através da equação de Bernoulli. Um dos modos mais eficientes é instalar algum tipo de restrição no tubo (figura 3). E medir a diferença entre as pressões na região de baixa velocidade e alta pressão (1) e a de alta velocidade e baixa pressão (2). Os três principais tipos de medidores são mostrados na figura 3, as medidas de orifício, de bocal e o Venturi.

No presente relatório será descrito o experimento realizado a fim de se estudar a medição de vazão de diferentes modos, indicados na figura 3.

3. MATERIAIS

Cronômetro (do celular)

Água

Fluxômetro modelo Armfield F1-21 com reservatório

Bancada hidráulica para observação do fluxo

4. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

A aplicação da Equação de Bernoulli utilizada no experimento foi a medição de vazão, utilizando algum tipo de mecanismo para restringir a passagem do fluido, como indicado na figura 3.

A forma como cada dispositivo opera é baseada no mesmo princípio, o aumento de velocidade provoca uma diminuição na pressão. A principal diferença entre eles é o custo, precisão e a forma que sua condição ideal de funcionamento se aproxima da operação real. Observando a figura 3 e admitindo que o escoamento entre os pontos indicados 1 e 2 é incompressível, invíscido e horizontal (sem diferença de altura, z1 = z2), e se o regime de escoamento for permanente, a equação de Bernoulli fica restrita a

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Vale ressaltar que o efeito de inclinação pode ser considerado adicionando a diferença de altura (z).

O medidor de vazão mais utilizado é a placa de orifício, o qual consiste em uma placa plana de metal com um furo de tamanho conhecido. As medidas de pressão de cada lado da placa são feitas para detectar a perda de carga. Os tubos de Venturi têm a vantagem de apresentar menos perda, pois não ocorre a separação da camada de fluido turbulenta, como ocorre na placa de orifício. Ele é representado por um tubo com entrada cônica curta e uma garganta reta comprida, quando o fluido atravessa este espaço, sua velocidade aumenta causando uma queda de pressão. São essas variações que permitem a coleta de dados para de medir a vazão.

5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

        Os equipamentos utilizados para a realização do ensaio foram:

        - Bancada Hidráulica permite medirmos o fluxo pela coleta de volume por tempo;

        - Equipamento medidor de fluxo;

        - Cronômetro.

Fora instalada a estrutura de teste de fluxômetros sobre a bancada e certificado que ela estava nivelada, a fim de se obter leituras precisas dos manômetros. Conectou-se o tubo de entrada na alimentação da bancada e o tubo de saída no tanque volumétrico, em seguida, prendeu-se a ponta de este tubo para evitar que ele se mova. Ligou-se a bomba e abriu-se a válvula da bancada e a válvula de controle de fluxo da estrutura de teste para lavar o sistema.

Para purgar o ar dos pontos de tomada de pressão e dos manômetros, fechou-se ambas as válvulas da bancada e da estrutura de teste. Abriu-se o parafuso de purga de ar e removeu-se a tampa da válvula de ar adjacente. Conectou-se uma extensão de tubagem de diâmetro pequeno a partir da válvula de ar até o tanque volumétrico. Em seguida, abriu-se a válvula da bancada para permitir que o fluxo através dos tubos de manômetro purgasse o ar de dentro deles, então apertou-se o parafuso de purga de ar e abriu-se parcialmente a válvula de controle de fluxo da estrutura de teste e fechou-se parcialmente a válvula de bancada. Em seguida, abriu-se um pouco o parafuso de purga de ar para possibilitar a entrada de ar na parte superior dos tubos de manômetro. Reapertou-se o parafuso quando os níveis do manômetro alcançaram uma altura conveniente.

Verificou-se que todos os níveis dos manômetros estavam com suas escalas na taxa de fluxo máxima (leitura de escala total no medidor de área variável). Esses níveis foram ajustados posteriormente com uso do parafuso de purga de ar e pela bomba manual fornecida.

As tarefas a serem realizadas incluíam a abertura da válvula para ajuste de vazão, cronometragem de 1 minuto, regulagem do nível de coluna líquida, e transcrição para folha de dados.        A tabela 1 foi obtida com os passos abaixo, bem como através da leitura das colunas de água.

Tabela 1- Dados coletados

Área Tubo Ensaio A1 (m²)	Área do Orifício A2 (m²)	Área Venturi A3 (m²)	Volume Coletado V (m³)	Tempo de coleta t (s)	Leitura Medidor A Variável (l/min)	h1 (mm)	h2 (mm)	h3 (mm)	h4 (mm)	h5 (mm)	h6 (mm)	h7 (mm)	h8 (mm)
0,00079	0,0003	0,00018		60	19	338	144	278	250	165	175	40	86
0,00079	0,0003	0,00018		60	18	320	148	265	240	160	166	47	89
0,00079	0,0003	0,00018		60	17	308	151	256	235	155	161	52	90
0,00079	0,0003	0,00018		60	16	303	152	251	230	151	156	55	90
0,00079	0,0003	0,00018		60	15	285	156	240	221	145	152	61	91
0,00079	0,0003	0,00018		60	14	272	159	229	219	137	141	65	91
0,00079	0,0003	0,00018		60	13	261	161	223	208	132	136	67	91
0,00079	0,0003	0,00018		60	12	251	162	217	204	128	132	72	92
0,00079	0,0003	0,00018		60	11	240	163	210	199	125	127	75	93
0,00079	0,0003	0,00018		60	10	231	164	204	194	120	122	79	95
0,00079	0,0003	0,00018		60	9	220	165	196	187	116	118	82	95
0,00079	0,0003	0,00018		60	8	211	165	191	185	114	115	84	95
0,00079	0,0003	0,00018		60	7	205	165	183	181	111	112	85	95
0,00079	0,0003	0,00018		60	6	195	165	181	180	108	110	88	95
0,00079	0,0003	0,00018		60	5	190	164	176	174	105	105	89	95

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