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Relatório de Laboratório de Fluidomecânicos Medidor de vazão Venturímetro

Por:   •  1/5/2016  •  Relatório de pesquisa  •  1.891 Palavras (8 Páginas)  •  1.109 Visualizações

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[pic 1]

Instituto Politécnico da PUC Minas

Curso de Engenharia Mecânica

Carlos Rios

Guilherme Henrique

Hudson Henrique

Paloma Rebelo

Rafael Aurélio

Relatório de Laboratório de Fluidomecânicos

Medidor de vazão:Venturímetro

Belo Horizonte

2016


  1. 1 INTRODUÇÃO

Medidores de vazão são equipamentos largamente utilizados, cujo objetivo é determinar a vazão de um escoamento, seja mássico ou volumétrico, para exercer controle sobre os processos que envolvem escoamento de fluidos, como em estações de tratamento de água e residências, ou medições complexas em indústrias e pesquisa (KRUEGER; BRASILIENSE; RICHTER, 2011). Existem diferentes tipos de metodologias e equipamentos para se medir a vazão de um determinado escoamento. Dentre os medidores que determinam a vazão através de uma pressão diferencial, destaca-se o tubo de Venturi, que possui larga aplicação nas indústrias por ser o mais indicado para medir grandes escoamentos de líquidos em grandes tubulações (BUONICONTRO, 2010).

O venturímetro, ou tubo de Venturi é um medidor de vazão proposto por Giovanni Battista Venturi, por volta de 1797, porém foi fabricado por Herschel apenas em 1887. O aparto fundamenta-se no princípio de Bernoulli e no princípio da continuidade. Se o fluxo de um fluido é constante, mas sua área de escoamento diminui, então sua velocidade aumenta. Pela lei da conservação de energia, se a energia cinética aumenta, a energia determinada pelo valor da pressão diminui (MONTEIRO,2015).

  1. 1.1 Objetivo

A prática teve por objetivo a determinação do valor do coeficiente de descarga do venturímetro disponível no laboratório.

  1. 2 CONCEITUAÇÃO TEÓRICA

No tubo de Venturi, o fluido é acelerado pela passagem através de um cone convergente com um ângulo que varia, geralmente, entre 15 a 20º. O fluido passa então por uma “garganta”, onde sofre um aumento de velocidade e subsequente perda de pressão. Posteriormente, o fluido é retardado num cone de menor ângulo, que gira em torno de 5 a 7º, fazendo com que o fluido perca energia cinética, diminua sua velocidade e, analogamente ao caso citado anteriormente, aumente sua pressão.

[pic 2]

O teorema de Bernoulli estabelece a seguinte relação para um tubo horizontal:

[pic 3]                                                (Equação 1)

A equação da continuidade, por sua vez, determina que:

[pic 4]                                                        (Equação 2)

Aplicando as equações 1 e 2 nas seções 1-1 e 2-2 da figura acima, podemos determinar a vazão Q pela equação abaixo:

[pic 5]                                                (Equação 3)

Como existe uma perda de carga entre as seções 1-1 e 2-2 e a velocidade não é constante através das seções, os valores reias são um pouco menores do que os calculados pela Equação 3, e portanto, aplica-se à essa equação um fator de correção, que é o coeficiente de descarga do venturímetro. Sendo assim, a equação para o cálculo da vazão Q fica:

[pic 6]                                                (Equação 4)

O coeficiente de descarga CD é um coeficiente que relaciona a vazão real com a vazão teórica. Ele é afetado pelos fatores de correção da energia cinética, uma vez que a velocidade considerada na equação de Bernoulli é a velocidade média do escoamento devido ao perfil de velocidade real não-uniforme. Em geral, o valor de CD é menor que 1, porém para medidores fabricados com materiais muito lisos, como vidro, esse valor pode ser ligeiramente maior do que 1.

Reorganizando a Equação 4, podemos calcular o coeficiente de descarga segundo a expressão:

[pic 7]                                                (Equação 5)

Assumindo KF como coeficiente de forma e igual à:

[pic 8]                                                        (Equação 6)

Admitindo K como a constante do venturímetro representado pela expressão:

[pic 9]                                                                (Equação 7)

Dessa forma, a fórmula genérica do venturímetro é representada por:

[pic 10]                                                        (Equação 8)

  1. 3 DESENVOLVIMENTO

  1. 3.1 Procedimento experimental

Para realizar o cálculo do coeficiente de descarga do venturímetro, primeiramente as válvulas de alimentação e controle foram abertas, após o acionamento da bomba, para eliminar os bolsões de ar do sistema de alimentação. A válvula de controle foi gradualmente fechada de forma que o venturímetro fosse submetido a um aumento gradual de pressão, que fez o fluido subir pelos piezômetros, comprimindo o ar contido no cano de distribuição. Posteriormente, a válvula de controle foi aberta lentamente e, realizou-se a leitura das alturas h1 e h2 dos piezômetros e da altura H na escala fixa no cilindro externo do complexo medidor de vazão. Após a primeira leitura e coleta dos dados, abriu-se mais a válvula de controle para realizar uma nova medida. Esse procedimento foi repetido até obter oito medições dos parâmetros mencionados acima.

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