O TEMPO DE ESVAZIAMENTO DE RESERVATÓRIOS

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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia

CAMPUS SALVADOR

TEMPO DE ESVAZIAMENTO DE RESERVATÓRIOS

DOCENTE: Iara Santos

DISCENTES: Alana Samara Valença de Andrade

  Moisés Rodrigues Lima Júnior

                  Monique Eva de Jesus Trindade

CURSO: Engenharia Química

DISCIPLINA: Laboratório de Engenharia Química 1

SALVADOR

28 de Junho de 2013

SUMÁRIO

1. OBJETIVOS                                                                                                    3 [pic 2]

1. OBJETIVO GERAL                                                                                 3   [pic 3]
2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS                                                                   3[pic 4]

1. INTRODUÇÃO                                                                                                 3                            [pic 5]
2. FUNDAMENTAÇÃO TÉORICA                                                                       4[pic 6]
3. MATERIAIS                                                                                                      7[pic 7]
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL                                                               7[pic 8]
5. CÁLCULOS E ANÁLISES DE RESULTADOS                                              10[pic 9]
6. CONCLUSÃO                                                                                                 35[pic 10]
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS                                                               37[pic 11]

                       

1. OBJETIVOS

1. OBJETIVO GERAL

O experimento tem por objetivo geral estudar o escoamento de fluidos no problema do esvaziamento de distintos tipos de recipientes.

1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Os objetivos específicos do experimento proposto são:

• Analisar o escoamento de fluidos através de diferentes recipientes com diâmetros de orifício de saída distintos, determinar a variação de altura em função do tempo (dh/dt) por meio de diferentes equacionamentos;
• Comparar os valores obtidos experimentalmente com aqueles esperados por abordagens teóricas (Equação de Bernoulli e aproximações);
• Determinar em cada ensaio o número de Reynolds e caracterizar o regime de escoamento (laminar ou turbulento).

1. INTRODUÇÃO

É sabido que o problema do esvaziamento de reservatórios é bastante comum na prática industrial. Tanques podem ser utilizados para determinar a vazão de líquidos em escoamentos permanentes. Tal experimento visa determinar os tempos necessários de descarga de um volume de fluido em tanques verticais, quando se utiliza tubos com diferentes comprimentos. Com esse sistema e com auxilio de um cronômetro foi possível determinar o tempo de esvaziamento de um reservatório. A partir da equação de Bernoulli para escoamentos e através de conceitos básicos da Mecânica dos Fluidos compararam-se os resultados experimentais com os teóricos.

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

No escoamento de fluidos, as leis de conservação para sistemas macroscópicos seguem as mesmas leis que regem os sistemas microscópicos, ou seja, um pequeno elemento de volume o qual fluido está escoando. As equações de balanço para tal sistemas são chamadas de balanços macroscópicos, para sistemas transientes, são equações diferenciais ordinárias e para sistemas estacionários, são equações algébricas. Os balanços macroscópicos contêm termos que consideram as interações do fluido com as superfícies sólidas.

Nas medidas de vazão, a medida mais óbvia de medição em um tubo é o método direto, que consiste em medir simplesmente a quantidade de fluido que se acumula em um recipiente durante um período fixo de tempo. Reservatórios podem ser utilizados para determinar a vazão de líquidos em escoamentos permanentes, pela medição do volume ou da massa coletada durante o intervalo de tempo conhecido. Se o intervalo for longo o suficiente para ser medido com incerteza pequena, as vazões podem ser determinadas também com boa precisão.

O emprego da equação de Bernoulli é uma boa aproximação no tratamento de escoamentos em reservatórios, esta equação se aplica sob as seguintes condições:

• Regime permanente;
• Fluido invíscido;
• Fluido incompressível;
• Os pontos estejam situados em uma mesma linha de corrente;
• Escoamento uniforme nas seções de interesse.

Considerando uma linha de corrente entre os pontos 1 (topo do reservatório) e 2 (orifício na base) podemos empregar a lei de Bernoulli para escoamentos, mas antes deve-se determinar a velocidade com que a água sai do reservatório nos respectivos pontos.  

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Figura 1. Esquema de Esvaziamento de um Reservatório

Onde:

D é o diâmetro do reservatório;

d é o diâmetro do orifício de saída de fluido;

h é a altura referente ao nível de líquido no reservatório.

O topo do reservatório aberto, consideramos que o fluido está sob influência somente da pressão atmosférica e sua área de seção transversal é grande comparada ao diâmetro do orifício 2, por isso, a sua velocidade varia muito pouco em relação ao tempo.

Aplicando a equação de Bernoulli nos pontos 1 e 2 tem-se:

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Sendo:

  a carga referente à pressão;[pic 14]