Relatório de Hidráulica e hidrologia

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Material utilizado

• Trena;
• Água;
• Bomba;
• Cronômetro;
• 7 tubos de diferentes polegadas, sendo o tubo 1 de ½ polegada, os tubos 2, 3 e 4 de ¾ de polegada, o tubo 5 de 1 polegada, o tubo 6 com o início de ¾ de polegada com redução para ½ polegada e o tubo 7 de 1 polegada;
• Wattímetro;
• Rotâmetro.

1.2 Metodologia

Foi realizado no laboratório de hidráulica um experimento em uma bancada com altura e comprimento de 31cm x 219 cm, respectivamente, e distanciamento de uma tubulação a outra de 2,5cm.

No mesmo experimento foi analisado algumas características da vazão, sendo este realizado três vezes para cada tubulação.

A primeira observação foi realizada com todas as tubulações abertas, podendo ser observado o enchimento de um tanque de 40 litros em um determinado tempo e assim calculada a vazão.

A segunda observação foi realizada apenas com a tubulação 3 aberta, pôde-se observar por meio de cálculos que a vazão da água não era tão angular quanto a outra, que por sua vez também foi realizada em um tanque de 40 litros.

A terceira observação foi realizada apenas com a tubulação 4 aberta, que possuía a vazão, também calculada, menor que as duas primeiras observações, e também foi realizado em um tanque de 40 litros.

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO

1. Experimento de vazão

No experimento realizado, primeiramente foram mantidos todos os registros e as válvulas abertas para que o tempo de enchimento de um tanque graduado fosse medido, com o auxílio de um cronômetro, assim que atingisse um volume de 40 litros, sendo repetido três vezes. Os tempos tomados foram:

• Tempo 1 = 17,82 segundos. Encheu 39,50 litros.
• Tempo 2 = 17,28 segundos. Encheu 40 litros.
• Tempo 3 = 17,97 segundos. Encheu 40 litros.

Após este procedimento, a vazão fornecida pelo rotâmetro da bomba foi anotada e as três vazões do sistema foram calculadas a partir dos tempos medidos anteriormente.

As três vazões anotadas, dadas pela bomba, foram as mesmas:

Qbomba = 8 m3/hora

A vazão é calculada através da fórmula:

Q =  , onde Q é a vazão, V é o volume e t é o tempo.[pic 1]

O experimento foi feito em L/s, para transformar em m3/hora (mesma unidade de medida da vazão dada pela bomba) é feita uma simples regra de três, onde 1000 litros correspondem a 1 metro cúbico e 1 hora corresponde a 3600 segundos.

As vazões do sistema que foram calculadas são:

Qsistema 1 =   = 2,21 L/s. Sendo 0,0395 m3 e 0,00495 horas, a vazão é, portanto, 7,97 m3/hora.[pic 2]

Qsistema 2 =   = 2,31 L/s. Sendo 0,04 m3 e 0,00495 horas, a vazão é, portanto, 8,08 m3/hora.[pic 3]

Qsistema 1 =   = 2,25 L/s. Sendo 0,04 m3 e 0,00499 horas, a vazão é, portanto, 8,01 m3/hora.[pic 4]

A média aritmética é calculada a partir da fórmula:

M =  , onde M é a média aritmética, Q a vazão e n o número de vazões.[pic 5]

Sabendo a fórmula, a média das vazões calculadas foi feita:

M =  = 8,02 m3/hora.[pic 6]

Pode-se observar que a diferença entre a média da vazão calculada e a vazão da bomba é quase desprezível:

Qbomba = 8 m3/hora

Qsistema = 8,02 m3/hora

Houve uma diferença de 0,25% nas vazões, portanto pode-se concluir que os resultados foram os esperados, atendendo ao objetivo inicial e não acrescentando novas informações.

2.2 Comparação entre vazão de dois tubos de mesmo diâmetro

2.2.1 Tubo 3

Nesta etapa do experimento todos os registros do equipamento (sete tubos), foram fechados e apenas o tubo 3 (Diâmetro = 3/4 de polegadas) foi aberto e com o auxílio de um cronômetro foi verificado qual o tempo necessário para que um reservatório acumulasse 40 litros; esse procedimento foi feito por três vezes.

Resultados:

• Tempo 1 = 25,71 segundos. Encheu 40 litros.
• Tempo 2 = 25,88 segundos. Encheu 40 litros.
• Tempo 3 = 25,45 segundos. Encheu 40,5 litros.

Também foi verificada a vazão do rotâmetro (valor teórico) nestas três repetições do experimento, sendo seu valor em todas Q= 4,5 m³/h.

Sendo  foi feita a conversão de unidades, uma vez que os resultados do sistema foram em L/s e o valor do rotâmetro em m³/h; para isso foi necessário transformar o volume de litros para m³ (1m³ = 1.000 L) e o tempo de horas para segundos (1h = 3.600s).[pic 7]

Obtendo os seguintes resultados:

 1 = 1,55 L/s  => 5,58 m³/h[pic 8]

  2 = 1,54 L/s  => 5,544 m³/h [pic 9]