Relatório de Laboratório de Fluidomecânicos Medidor de vazão Venturímetro
Por: carlos rios • 1/5/2016 • Relatório de pesquisa • 1.891 Palavras (8 Páginas) • 1.047 Visualizações
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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 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 Objetivo
A prática teve por objetivo a determinação do valor do coeficiente de descarga do venturímetro disponível no laboratório.
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.
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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)
3 DESENVOLVIMENTO
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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