Relatório de Hidrologia

UNIVERSIDADE PAULISTA

INSTITUTO DE CIENCIAS EXATAS E TECNOLOGIA (ICET)

ENGENHARIA CIVIL – HIDRÁULICA E HIDROLOGIA

AUTORES: Andrey Delgado de Lucena....................RA T81475-8

Cleiton Borges............................................................RA T41903-4

Edson Paulino Aguiar.................................................RA T39942-4

Eduardo Coimbra Santos...........................................RA C319333

João Antônio Martins Vitor.........................................RA C546GI3

TÍTULO: AFERIÇÃO DE VAZÕES E PRESSÕES EM CONDUTO FORÇADO

Professor AIRTON CHECONI DAVID

São Paulo 2017

• INTRODUÇÃO

Como conceito físico, temos que a pressão se trata da força distribuída por unidade de área, cuja unidade de medida no SI é o N/m² ou Pa. A fórmula nos indica que ela é inversamente proporcional a área, ou seja, quanto menor a área de atuação da força, maior será a pressão.

A forma mais simples para medição de pressão é por intermédio de um piezômetro. Existem 3 tipos: o de coluna vertical, cujo é um tubo transparente inserido na canalização ou no recipiente, onde o fluido gera uma altura neste tubo, correspondente à pressão interna, o de coluna inclinada e o de tubo em U (manômetro). 

O range de utilização da coluna vertical é pequeno, uma vez que a altura da coluna formada será muito grande para pressões elevadas, bem como para líquidos de baixo peso específico.  

Os manômetros de tubo em U, foram os pioneiros para medição de pressão. Feitos de vidro, as escalas eram adicionadas conforme necessário. Por serem largos, se tornaram incômodos e não se integram em sistemas de controle. No entanto, estes manômetros se encontram geralmente em laboratórios ou utilizados como indicadores locais. Dependendo da pressão de referência usada, podem indicar pressões absolutas atmosféricas e diferenciais, citadas abaixo.  

Alguns tipos de pressão:

1. Absoluta: é medida com relação ao vácuo perfeito, ou seja, é a diferença da pressão em um determinado ponto de medição pela pressão do vácuo (zero absoluto).
2. Pressão diferencial: é a diferença de pressão medida entre dois pontos.  Quando qualquer ponto diferente do vácuo ou atmosfera é tomado como referência diz-se medir pressão diferencial.
3. Pressão manométrica (Gauge): é medida em relação à pressão do ambiente ou seja em relação a atmosfera. Ou seja, é a diferença entre a pressão absoluta medida em um ponto qualquer e a pressão atmosférica.

Os primeiros medidores de pressão usavam elementos flexíveis como sensores. Assim que a pressão mudava, o elemento flexível deslocava-se, e este movimento era utilizado para fazer girar um ponteiro num mostrador. Nestes sensores mecânicos de pressão, um tubo de Bourdon, um diafragma, detecta a pressão do processo e causa um movimento correspondente.

A vazão, por sua vez, se baseia no conceito do volume de um fluido que passa numa secção transversal de uma tubulação num certo intervalo de tempo, ou ainda calculada pelo produto entre a velocidade e a área dessa secção transversal. Existem 2 tipos, a volumétrica e a gravimétrica

A vazão pelo método volumétrico (método direto), consiste na medição de um volume conhecido cujo é divido pelo tempo que ele leva para escoar.

Uma vez que geralmente não se dispõe de um volume conhecido, a medição fica por conta de rotâmetros. Rotâmetros são medidores por área variável, nos quais um flutuador varia sua posição dentro de um tubo cônico proporcionalmente à vazão do fluido. Sua precisão pode ser tão boa como 1% na escala completa. Alguns flutuadores magnéticos podem ser utilizados como alarme e funções de transmissão de sinal.

A vazão gravimétrica é a quantidade de massa de um fluido que escoa por um duto divido pela unidade de tempo.

Esse tipo de medição é utilizada para:

1. Garantir que certos ingredientes são fornecidos a uma taxa adequada durante o processo de mistura;
2. Evitar que a certa vazão (elevada) cause aumento da pressão (a um nível perigoso); temperatura excessiva e possíveis vazamentos.

• OBJETIVOS

Medir pressões ao longo do escoamento de 3 diferentes tubulações, vazões em indicadores instalados no sistema e pelo método volumétrico. Calcular e comparar diferenças de pressão e vazão, bem como as caraterísticas dos tubos.

• MATERIAIS E MÉTODOS

- Cronômetro;

- Manômetro diferencial digital; (fig.1)

- Bancada hidráulica (composta de bombas hidráulicas, tubulações, válvulas esfera) (fig.2)

Verificou-se todas as válvulas se abertas ou fechadas para a composição do circuito, onde a bomba puxa água do reservatório, que passa por uma das tubulações e volta para o reservatório.

Ligou-se a bomba e se fez a leitura da vazão nos dois rotâmetros instalados no sistema. O sistema ficou com seus condutos plenos.

Ligou-se o manômetro diferencial digital, cujo dispõe de dois canais compostos de três mangueiras, cada uma com um engate rápido sendo que um para tomada de pressão simples e outro canal para tomada dupla de pressão, que indica a pressão diferencial entre elas. A unidade de leitura é Pascal (Pa)

Tomou-se as medidas de pressão nos três pontos da primeira tubulação.

Procedeu-se com a medição volumétrica da vazão, onde por um reservatório menor com um volume conhecido escoou-se a água por um certo tempo em segundos medido com o auxílio do cronômetro.

Fechou-se a válvula de passagem da primeira tubulação e abriu-se a da segunda. O procedimento de tomadas de pressão e medição volumétrica da vazão foi procedido nesta tubulação. E sucessivamente na terceira tubulação.

RESULTADO E ANÁLISE DE DADOS 

Tabela 01: Tomadas de pressão

Característica do tubo	Ponto de tomada	Pressão (em Pa)	Pressão (em MPa)
Tubo 1 diam. ½” – sem mola	1º ponto	44900	0,0449
2º ponto	33600	0,0336
3º ponto	23800	0,0238
Tubo 2 diam. ¾” – com mola	1º ponto	53300	0,0533
2º ponto	45300	0,0453
Tubo 3 diam. ¾” – sem mola	1º ponto	63500	0,0635
2º ponto	39600	0,0396

Gráfico 01: Comportamento da pressão durante o escoamento

[pic 1] 

Tabela 02: Método Volumétrico da Vazão

Característica do tubo	Leitura no Rotâmetro (em m³/h)	Vazão Volumétrica (L/3.600s)	Volume do reservatório (em L)	Tempo (em s)	Vazão do reservatório (em L/s)
Tubo 1 diam. ½” – sem mola	5,0 5.000L	1,3888	36	24,4	1,475
Tubo 2 diam. ¾” – com mola	6,5 6.500L	1,8055	37,7	21,38	1,763
Tubo 3 diam. ¾” – sem mola	5,5 5.500L	1,5277	39,5	26,04	1,517