MEDIDAS DE PRESSÃO ATRAVÉS DE MANÔMETROS EM U E DETERMINAÇÃO DE DENSIDADE RELATIVA DE FLUIDOS

1. OBJETIVO DO EXPERIMENTO

• Verificar a diferença de utilização de medidores básicos de pressão através de um manômetro diferencial em “U” dos fluidos: água, álcool querosene, diesel e gasolina;

• Determinar a massa especifica desses fluidos;

• Comparar as massas específicas encontradas com a literatura, verificando o erro;

• Com a determinação das massas específicas, calcular a densidade relativa dos fluídos.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

2.1. Fluidos

Fluido é toda substância que se deforma continuamente sob a ação de um esforço (tensão) tangencial. Entendem-se assim, os líquidos e gases (vapores). Quando há ausência de movimento relativo entre os porões de fluido, este é considerado um fluido estático ou em movimento como corpo rígido. Assim há a ausência de deformação e de tensão tangencial, fazendo com que estes suportem somente tensões normais [1].

2.2. Massa especifica e densidade

A massa especifica também conhecida por densidade define-se como o quociente entre a massa e o volume. Há uma pequena diferença entre densidade e massa específica. A massa específica, embora definida de forma análoga à densidade, contudo para um material e não um objeto é propriedade de uma substância, e não de um objeto [1].

2.3. Densidade relativa dos fluidos

A densidade relativa (SG) é aquela que mede a densidade de fluido em relação a um fluido de referência (geralmente a água a temperatura de 4°C) [1].

2.4. Manômetro

Manômetro é um aparelho comumente usado para medir diferenças de pressões. Diferença esta, que é feita entre a pressão absoluta (pressão em que o nível de referencia é o vácuo) e a pressão ambiente (geralmente a atmosférica). Quando a pressão é medida em relação a atmosférica, está é denominada pressão manométrica [1].

2.4.1. Manômetro em “U”

O manômetro em U é utilizado para medir baixas diferenças de pressão, e dificilmente os resultados apresentam grande precisão.

Manômetro com tubo em U é um manômetro de coluna que se apresenta como o mais simples de todos. O aparelho é construído basicamente em tubo reto em forma de “U” preenchido com fluído manométrico até a sua metade, sendo que as extremidades deste tubo devem estar abertas para a atmosfera.

Seu princípio de funcionamento consiste na aplicação de pressão num de seus ramos o que provocará o líquido descer por este ramo e a subir no outro. Na condição de repouso (sem aplicação de pressão) como ambos abertos para a atmosfera a força atua nas superfícies consideradas como niveladas e simultaneamente referenciadas ao zero da escala.

O manômetro de tubo em “U” é um padrão primário porque a diferença na altura entre os dois ramos constitui sempre uma ideia real da pressão independentemente das variações do diâmetro interno dos tubos (efeito da capilaridade).

A principal vantagem da utilização desse tipo de manômetro é que ele corrige o problema das pressões efetivas negativas. Caso isso ocorra, a coluna de fluido do lado direto ficará abaixo do nível A-A [1].

2.4.2. Medição de pressão no manômetro em “U”

Medidores de pressão são instrumentos utilizados para medir a pressão de fluídos contidos em recipientes fechados, existem três classificações:

• Manômetro metálico ou de Bourdon;

• Coluna piezométrica ou piezômetro;

• Manômetro com tubo em “U”.

A pressão aplicada no manômetro em “U” é mostrada pela diferença de altura em função do movimento do fluído nos dois ramos e lida através de uma escala graduada, sendo que seu valor numérico é igual ao das leituras acima e abaixo do ponto médio (zero da escala).

Com o manômetro com tubo em “U” podemos fazer três tipos de medição tais como [1]:

• Medição de pressão positiva: maior do que a pressão atmosférica;

• Medição de pressão negativa ou de vácuo: menor do que a pressão atmosférica;

• Medição de pressão diferencial: igual à diferença entre duas pressões aplicadas simultaneamente.

Quando há presença do fluído manométrico, torna possível a medição da pressão de gases, já que impede que estes escapem. Contudo, utilizando um fluido manométrico de elevado peso específico, diminui-se a altura da coluna que se formaria com um líquido qualquer [3].

Figura 1 - Manômetro em U em repouso em seguida sofrendo variações com a pressão e vácuo [5]

2.5. Diferença de pressão de entrada e saída do ventilador

A definição do diferencial de pressão é relatada pelo Teorema de Stevin, o que retrata que a diferença de pressão entre dois pontos genéricos é igual ao produto do peso específico do fluído pela diferença de cotas entre os dois pontos. Logo, concluímos que nesse teorema temos [1]:

• Na diferença de pressão entre dois pontos não interessa a distância entre eles, mas sim a diferença de cotas;

• A pressão dos pontos num mesmo plano ou nível horizontal é a mesma;

• O formato do recipiente não é importante para o cálculo da pressão em algum ponto;

• Caso a pressão na superfície livre de um líquido contido num recipiente for nula, a pressão em um ponto à profundidade (h) dentro do líquido;

• Nos gases, como o peso específico é pequeno, se a diferença de cota entre dois pontos não é muito grande, pode-se desprezar a diferença de pressão.

3. DESCRIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS E MONTAGEM EXPERIMENTAL

3.1. Parte I – Densidade relativa dos fluidos

3.1.1. Materiais e reagentes

• Proveta;

• Becker;

• Água, álcool, diesel, querosene e gasolina;

• Balança