Medidores de Vazão

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Medida de vazão: 
 A taxa de fluxo mássico no escoamento de 
líquidos (dm/dt = vρA) é praticamente 
determinada pela velocidade do fluído. 
 A velocidade do fluído depende do diferencial de 
pressão que se aplica para forçá-lo a escoar por 
um tubo. 
 Se a área da seção transversal do tubo é 
constante e conhecida, e se soubermos o valor da 
velocidade média podemos calcular a vazão 
volumétrica. 
 
A relação básica para determinar a vazão do 
líquido é: 
Q = v * A 
 Q = vazão volumétrica 
 v = velocidade média do escoamento 
 A = área da seção transversal do tubo 
 
A velocidade do fluido é afetada: 
 pela viscosidade, 
 pela densidade, 
 pelo atrito com a parede 
O desempenho dos medidores de vazão é 
influenciado pelo número de Reynolds. 
 
Classificação: 
Os medidores de vazão se classificam de acordo 
com o método de medição: 
1. Diferença da pressão (perda de carga); 
2. Deslocamento positivo; 
3. Velocidade. 
 
 
 
1. Medidor de vazão por perda de carga 
É o modelo mais usado. 
Vantagens: 
 baixo custo e simplicidade 
Princípio de operação: 
Os medidores de vazão baseados na perda de 
carga são descritos pela equação de Bernoulli 
(derivada do balanço de energia mecânica), aplicada 
ao escoamento de um fluido passando por um 
estreitamento em um tubo. 
 
A equação de Bernoulli para um tubo horizontal 
com alguma perturbação (barreira física). 
 
Rearranjando a equação: 
 
A equação da continuidade (derivada do balanço 
de massa) fornece a seguinte relação: 
 
Unindo a equação do BEM e a da continuidade, 
obtém-se v1 (com  = 1): 
 
Ou pode-se isolar v1, e adotar um coeficiente de 
correção (envolvendo a perda de carga entre os pontos 1 e 
2 do BE, o valor de  e fatores geométricos da placa de 
orifício): 
Medidores de vazão 
 
 
Dispositivos que medem a vazão pela diferença de 
pressão ou carga: 
 Orifício (A) 
 Tubo de Venturi (B) 
 Bocal (C) 
 Tubo de Pitot (D) 
 Medidor de cotovelo (E) 
 
1.1 Placa de Orifício 
Os medidores de vazão de placa de orifício são mais 
comuns. Consistem de uma placa plana de metal com um 
furo de tamanho conhecido 
 
As tomadas de pressão a cada lado da placa são 
usados para detectar a perda de carga. 
Geralmente o diâmetro da placa de orifício 
corresponde a ¼ do diâmetro do tubo: 
 
Equação para o cálculo de v2 na placa de orifício: 
 
 
Onde Co é dado pelo seguinte gráfico: 
 
 
Exemplo: Para Re = 1000 e razão diâmetro do orifício 
e diâmetro do tubo de 0,60, Co = 0,77. 
 
1.2 Tubo de Venturi 
 O medidor de Venturi é um tubo com uma entrada 
cônica curta e uma garganta reta comprida; 
 Quando o líquido passa através da garganta, sua 
velocidade aumenta causando uma queda de pressão. 
 Os tubos de Venturi têm a vantagem de apresentar 
baixas perdas de carga. A perda de carga é menor 
porque não ocorre a separação de uma camada de 
fluido turbulenta, como ocorre na placa de orifício; 
 
O tubo de Venturi pode ser usado com a maioria dos 
líquidos, inclusive aqueles com alto conteúdo de sólidos. 
Usado para grandes vazões. 
Equação para o calculo de v2 no Venturi (garganta): 
 
Onde Cv é dado pelo seguinte gráfico: 
 
 
1.3. Tubo de Pitot 
 O Tubo de Pitot mede a velocidade. 
 Consiste em dois tubos concêntricos, 
 A e B, alinhados com a tubulação. 
 O interno é aberto na ponta e o externo conta com 
vários orifícios pequenos ao lado 
 A leitura H depende da velocidade do fluido na 
tubulação acima do tubo A. 
 
 
Aplicando o BE, entre os pontos 1 e 2: 
 
Para um tubo Pitot horizontal: z1= z2 e v2 = 0 
 
 
A pressão P2 que resulta de levar um elemento de 
fluido no ponto 1 para o repouso no ponto 2 é referida 
como pressão de impacto. 
Desde que não temos nenhum meio eficiente para 
computar a perda de carga, H’L , usualmente escrevemos a 
equação em termos de um fator denominado Cp de acordo 
com a seguinte equação: 
 
Em geral, a perda de carga entre os pontos 1 e 2 é 
bem pequena e então o valor de Cp é próximo a unidade. 
 
Exemplos 
Exemplo 1: Num tubo Pitot escoa água (ρ= 1 x 10³ 
Kg/m³). O líquido manométrico é o mercúrio (ρ= 13,6 x 10³ 
kg/m). Sendo g = 10 m/s² e o desnível de 10 cm, calcule a 
velocidade de escoamento do líquido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exemplo 2: Um tubo Venturi é inserido numa 
canalização provocando um desnível de 0,6 m. Um líquido 
de densidade igual a 1,2 x 10³ kg/m³ atravessa a 
canalização cuja seção de entrada tem área de 10 cm² e 
a seção do estrangulamento tem área de 5 cm². Adotando 
g = 10 m/s² , calcule a vazão do líquido através da 
canalização.