RELATORIO FENOMENTOS DE TRANSPORTE

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO 
CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
KRISSIA VITÓRIA DO NASCIMENTO MORAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LABORATORIO DE FENOMENOS DE TRANSPORTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RECIFE 
2022 
KRISSIA VITÓRIA DO NASCIMENTO MORAIS 
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LABORATÓRIO DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE 
 
Relatório apresentado no curso de 
Engenharia Química da Universidade 
Federal de Pernambuco como parte da 
avaliação da disciplina de Fenômenos de 
Transporte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RECIFE 
2022 
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SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO..........................................................................................4 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA................................................................4 
2.1. ROTÂMETRO....................................................................................4 
2.2. BOMBA PERISTÁLTICA...................................................................5 
2.3. BOMBA CENTRÍFUGA.....................................................................6 
2.4. PERDA DE CARGA..........................................................................7 
3. METODOLOGIA......................................................................................9 
3.1. ROTÂMETRO...................................................................................9 
3.2. BOMBA PERISTÁLTICA...................................................................9 
3.3. BOMBA CENTRÍFUGA.....................................................................9 
3.4. PERDA DE CARGA..........................................................................9 
4. RESULTADOS........................................................................................10 
4.1. ROTÂMETRO...................................................................................10 
4.2. BOMBA PERISTÁLTICA..................................................................11 
4.3. BOMBA CENTRÍFUGA.....................................................................12 
4.4. PERDA DE CARGA..........................................................................13 
5. CONCLUSÃO..........................................................................................20 
6. REFERÊNCIAS.......................................................................................21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
1. INTRODUÇÃO 
A palavra hidráulica tem por significado “condução de água” (do grego 
hydor, água e aulos, tubo, condução). Entretanto, atualmente, esse termo tem 
uma definição muito mais abrangente; estudando o comportamento não só o 
comportamento de água, mas também de outros líquidos, tanto em estado de 
repouso quanto movimento (NETTO, 2018). 
No Egito, existem vestígios de canais de irrigação da época pré-histórica; 
o Nilo foi represado há aproximadamente seis mil anos para abastecimento de 
água. Aquedutos subterrâneos foram feitos a partir de escavação em rochas com 
uma grande distância. No Paquistão, há cerca de 5 mil anos, sistema de 
drenagem e de abastecimento de água foram implantados por meio de 
canalizações cerâmicas (CIRILO). A partir disso, pode-se perceber que a 
humanidade já fazia uso de ações para controlar o fluxo de água, o que 
contribuiu para o desenvolvimento das mesmas. Na contemporaneidade, a 
hidráulica pode ser aplicada nos veículos de transporte, construção civil, 
extração mineral e até na indústria aeroespacial (GOMES, 2008). 
Diante disso, é indiscutível a importância da hidráulica, principalmente para 
engenharias, já que ela está envolvida em diversos processos da área. Assim, a 
prática realizada teve como finalidade o aprofundamento do conhecimento na 
disciplina ao avaliar a vazão em dois equipamentos: a bomba peristáltica e o 
rotâmetro. Além disso, interpretar o funcionamento de uma bomba centrífuga e 
o cálculo da perda de carga. 
1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
1.1. ROTÂMETRO 
Em relação ao escoamento dos fluidos, o controle e a medição de fluxo são 
de suma importância em qualquer processo. Assim, os medidores de fluxo são 
utilizados tanto em gases, quanto para líquidos, a fim de indicar a taxa de fluxo 
de um fluído. 
 O rotâmetro é um medidor de vazão industrial, utilizado para medir a vazão 
de líquidos e gases. Consiste, basicamente, em um tubo graduado transparente 
que possui em seu interior um flutuador que se move livremente. A sua operação 
se baseia no princípio de área variável: a vazão do fluido eleva o flutuador, 
aumentando a área de passagem do fluido. Quanto maior for a vazão, mais alto 
será elevado o flutuador, sendo a altura do flutuador diretamente proporcional à 
5 
 
taxa de vazão. Em líquidos, a elevação do flutuador é dada pela combinação da 
flutuabilidade do líquido com a altura manométrica da velocidade do fluido. O 
equilíbrio é atingido quando a força exercida pelo fluido em vazão é igual á força 
gravitacional exercida pelo peso do flutuador. Quando se altera a vazão, perturba 
esse equilíbrio de forças. Assim, o flutuador sobe ou desce, alterando a área 
anular até alcançar uma posição onde as forças estejam novamente em 
equilíbrio, como pode ser visto na figura 1. 
 
Figura 1- Rotâmetro 
2.2 BOMBA PERISTÁLTICA 
A bomba peristáltica tem seu funcionamento baseado na alternância de 
compressões e relaxamentos de uma mangueira, promovido pelo giro do rotor, 
isso possibilita a movimentação de dosagens precisas de um fluído. O aparelho 
consiste em um tipo de rotor com roletes, um cabeçote, e uma mangueira 
posicionada entre o rotor e o cabeçote. O fluido passa dentro de um tubo flexível 
que envolve a carcaça circular da bomba. Os roletes do rotor movem-se pela 
mangueira, comprimindo e movimentando a parte comprimida (POSSOBON, 
2016). A figura 2 mostra um esquema simplificado de uma bomba peristáltica. É 
indicada para dosagem, medição, filtragem e transferência. 
6 
 
 
Figura 2- Esquema simplificado de uma bomba peristáltica 
 
2.3 BOMBA CENTRÍFUGA 
As bombas centrífugas são numerosamente utilizadas em áreas industriais, 
tendo em vista a sua simplicidade de modelo, flexibilidade de aplicação e baixo 
custo de manutenção. Elas têm como princípio de funcionamento a transferência 
de energia mecânica em cinética, para o fluído que será bombeado; e esta 
energia cinética é transformada em energia potencial. 
Na sua forma, a bomba é constituída de um rotor que circula no interior de 
uma carcaça, como mostra a figura 3. O fluido entra na bomba arredor do eixo 
do rotor e é lançado para a periferia pela ação centrífuga. A energia cinética é 
convertida quando o fluido sai do rotor e entra na voluta. 
 
Figura 3- Esquema de uma bomba centrífuga 
 
 
7 
 
2.4 PERDA DE CARGA 
As paredes das tubulações têm uma grande influência sobre seu 
escoamento interno, dissipando energia graças ao atrito. Assim, as partículas 
que ficam em contato com as paredes adquiram a velocidade da última, ou seja, 
nula; e dessa forma passam a influenciar as partículas vizinhas através da 
viscosidade e da turbulência, consumindo energia. Esse esvanecimento de 
energia provoca uma diminuição da pressão total do fluido ao longo do 
escoamento, esse fenômeno denomina-se perda de carga. 
As perdas de cargas podem ser distribuídas ou localizadas, isso vai 
depender do motivo que as causa. A primeira é causada pelas paredes dos tubos 
retilíneos, que originam uma perda de pressão distribuída ao longo do 
comprimento. Portanto, a pressão total diminui ao longo do comprimento. 
Enquanto a segunda é provocada pelos acessórios da canalização, isto é, as 
peças necessárias para o controle do fluxo de escoamento e montagem da 
tubulação, estas provocam variação na velocidade, intensificando a perda de 
cargas nesses pontos. 
Ao longo da história, vários hidráulicos estudaram o comportamento dos 
fluidos em escoamento. Dessa forma, foram propostas várias fórmulaspara o 
escoamento de água e outros fluídos. Todavia, a maioria se trata de fórmulas 
empíricas, ou seja, são resultados de observações, sendo assim aplicadas 
especificamente em algumas zonas. 
Dentre as fórmulas utilizadas para a determinação de perda de carga no 
escoamento de fluidos em tubulações de seções circulares, a equação 1, 
conhecida como fórmula universal ou fórmula de Darcy-Weisbach tem destaque. 
∆𝐻 = 𝑓
𝐿.𝑉2
2.𝑔.𝐷
 (Equação 1) 
O coeficiente de atrito, f, varia dependendo do material e da conservação 
das paredes da tubulação, sendo determinado pelo diagrama de Moody, 
mostrado na figura 4. 
8 
 
 
Figura 4- Diagrama de Moody 
A rugosidade relativa é uma relação entre a rugosidade do material e seu 
diâmetro, como visto na tabela 1. Em um escoamento laminar, o coeficiente de 
atrito f independe da rugosidade relativa e é função somente do número de 
Reynolds, mas para os outros tipos de escoamentos se faz necessário o uso da 
rugosidade relativa. 
Tabela 1- Valores de rugosidade média (e) 
Tipo de Material e (mm) 
Ferro fundido novo 0,26 -1 
Ferro fundido enferrujado 1 – 1,5 
Aço comercial 0,046 
Aço asfaltado 0,04 
Concreto centrifugado 0,07 
 
 
 
 
 
9 
 
3. METODOLOGIA 
3.1 ROTÂMETRO 
 Colocou-se a ponta da mangueira que saía do rotâmetro em uma proveta 
de 50 mL, que foi o recipiente utilizado para a medição. Em sequência, anotou-
se o tempo necessário para que o fluido atingisse o volume desejado. Esse 
procedimento foi repetido 3 vezes em cada uma das 5 marcações, que foram, 
respectivamente, 50, 100, 150, 200 e 250. 
3.2 BOMBA PERISTÁLTICA 
Para a realização do experimento, foi necessário passar colocar uma das 
extremidades da mangueira dentro de um béquer com água e ajustar a 
velocidade angular da bomba. Na outra extremidade da torneira, adicionou-se 
uma proveta que tinha como finalidade a medição. Ao ligar a bomba, foi 
cronometrado o tempo necessário para atingir o volume, previamente escolhido, 
de 2 mL. O processo foi repetido 3 vezes para 5 mudanças de rotação da bomba. 
3.3 BOMBA CENTRÍFUGA 
Foi exposta uma bomba centrífuga, onde se pôde ter uma visão 
panorâmica da mesma. A bomba possuía um corte, que possibilitava a 
observação do interior da bomba. Assim, realizou-se um esboço. 
3.4 PERDA DE CARGA 
Essa prática teve por objetivo o cálculo da perda de carga em diferentes 
vazões de uma tubulação exposta no laboratório. Com o auxílio de uma trena, 
mediu-se o comprimento das tubulações. Além disso, também havia perdas 
secundárias derivas de tês, válvula gaveta, esfera e globo, assim como também 
cotovelos, cantos vivos, expansões e contrações. 
 
 
 
 
 
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4. RESULTADOS 
4.1 ROTÂMETRO 
Através dos dados obtidos, calculou-se o desvio padrão e o tempo médio 
necessário para alcançar o volume de 50 mL na proveta em cada uma das 5 
marcações. Na tabela 1 é exposto esses dados. 
O procedimento foi realizado 3 vezes a fim de minimizar os erros de 
medição, tendo em vista que o cronômetro é a principal fonte de erro. Isso ocorre 
porque o fim da medição depende de uma resposta humana. 
 
Tabela 2- Dados do rotâmetro 
Marcações 
do 
Rotâmetro 
Volume 
(mL) 
T1 
(s) 
T2 
(s) 
T3 
(s) 
Tmédio 
(s) 
Desvio 
padrão 
Vazão 
50 50 3,39 3,33 3,46 3,393 0,0650641 14,7347731 
100 50 1,81 1,67 1,82 1,787 0,1040833 27,9850746 
150 50 1,27 1,12 1,11 1,167 0,0896289 42,8571429 
200 50 0,85 0,83 0,81 0,830 0,02 60,2409637 
250 50 0,72 0,69 0,74 0,717 0,02516615 69,7674419 
 
Com base nos dados, é possível observar que em marcações maiores, o 
recipiente era preenchido mais rapidamente. Isso exigia dos operadores uma 
maior atenção, aumentando a precisão e, consequentemente, reduzindo o erro, 
o que justifica a diminuição do desvio padrão. 
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Gráfico 1- Relação da vazão e as marcações no rotâmetro 
 
4.2 BOMBA PERISTÁLTICA 
Os dados obtidos nesse experimento estão expostos na tabela 2, e, a partir 
deles, construiu-se o gráfico 2. 
Tabela 3-Dados da bomba peristáltica 
Mudança Volume 
(mL) 
T1 (s) T2 (s) T3 (s) Tmédio 
(s) 
Desvio 
padrão 
Vazão 
1 2 46,76 44,49 45,04 45,43 1,1841877 0,04402377 
2 2 28,90 28,47 28,47 28,61 0,2826061 0,06989748 
3 2 28,48 28,86 28,82 28,72 0,2088061 0,06963788 
4 2 28,03 28,06 27,64 27,91 0,2343075 0,07165890 
5 2 27,35 27,94 28,06 27,78 0,3800439 0,071985 
 
 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0
VAZÃO X MARCAÇÃO
Marcações do rotâmetro
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Gráfico 2- Ponto em relação a vazão 
 
 
Em vista disso, observa-se que o primeiro pronto apresentou um desvio 
padrão muito maior em relação aos outros. Isso mostra que ocorreu erros de 
medição, levando em consideração que foi utilizado uma proveta de 2 mL, a 
visualização da chegada no volume final era dificultosa. 
4.3 BOMBA CENTRÍFUGA 
O esboço realizado em laboratório é exibido na figura 5. A bomba centrífuga 
funciona baseada na força centrífugo. Seus principais elementos, vistos na figura 
6 são o rotor, o eixo, que rotaciona e faz o rotor girar também, a sucção da 
bomba, que fica próxima do rotor; logo também irá rotacionar em conjunto com 
o rotor e fazer com que o líquido seja lançado no local de descarga. 
 
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
1 2 3 4 5
Ponto x Vazão
Ponto x Vazão
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Figura 5 - Esboço da bomba centrífuga 
 
Figura 6- Principais elementos da bomba centrífuga 
 
4.4 PERDA DE CARGA 
 
Na figura 7 mostra-se o percurso escolhido no sistema de tubulação, assim 
como também todos seus acessórios. A tubulação era de ferro fundido e 
composta por seções de uma e duas polegadas de diâmetro. 
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Figura 7- Circuito do sistema de tubulação para perda de carga 
Para realizar os cálculos de perda de carga foram utilizadas 4 vazões 
distintas, fornecidas pelo professor. Nesse sistema, o tanque de sucção é 
equivalente ao tanque de descarga, apresentando um comprimento de 56 cm e 
considerando que o tanque estava preenchido até a metade. 
Em primeiro momento, precisou realizar a conversão das unidades, já que 
as vazões foram fornecidas em m3/h e seu uso é feito em m3/s. A fim de obter a 
curva da vazão, utilizou-se uma vazão inicial de 0 m3/s e a determinação do 
ponto fina foi feito a partir da equação 2. 
𝐻𝑡 = ±𝑆 ± 𝑆 + 𝐻𝑆 + 𝐻𝑙 + 𝑃𝐷 − 𝑃𝑆 (Equação 2) 
Assim, os valores obtidos paras perdas de carga primária e secundária 
foram: 
• Para a vazão de 0,1 m3/h 
 
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Tabela 4 - Dados utilizados para a vazão de 0,1 m3/h 
 
 
Tabela 5- Perda de carga primária para a vazão de 0,1 m3/h 
 
 
Tabela 6 - Perda de carga secundária para a vazão de 0,1 m3/h 
 
• Para a vazão de 0,5 m3/h 
 
16 
 
Tabela 7- Dados utilizados para a vazão de 0,5 m3/h 
 
 
Tabela 8- Perda de carga primária para a vazão 0,5 m3/h 
 
 
Tabela 9 -Perda de carga secundária para a vazão de 0,5 m3/h 
 
• Para a vazão de 1 m3/h 
 
17 
 
Tabela 10-Dados utilizados para a vazão de 1 m3/h 
 
 
Tabela 11-Perda de carga primária para a vazão 1 m3/h 
 
 
Tabela 12- Perda de carga secundária para a vazão de 1 m3/h 
 
• Para a vazão de 2 m3/h 
 
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Tabela 13-Dados utilizados para a vazão de 2 m3/h 
 
 
Tabela 14- Perda de carga primária para a vazão 2 m3/h 
 
 
Tabela 15-Perda de carga secundária para a vazão de 2 m3/h 
 
 
A partir desses dados, montou-se a tabela 16, onde fica em evidência as 
vazões e suas respectivas alturas totais. Assim, foi obtido o gráfico 3, que 
representa a curva da vazão. 
 
 
 
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Tabela 16- Vazões e alturas obtidas 
Vazão 
m3/h) 
Altura (m) 
0 0,9 
0,1 0,91 
0,5 1,06 
1 1,47 
2 3,08 
 
 
 
Gráfico 3- Vazão em função da altura total 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 0,1 0,5 1 2
Curva de alturas
Curva de alturas
20 
 
5. CONCLUSÃO 
 
 
Diante do exposto e levando em consideração a grande abrangência das 
aplicações da mecânicados fluídos, principalmente na engenharia, é indiscutível 
a importância dos experimentos realizados. Além disso, também ficou em 
evidência a necessidade de calibrar os experimentos para, enfim, utilizados. 
Apesar dos erros encontrados, os mesmos são mínimos em relação ao 
processo experimental, sendo assim descartados. Dessa forma, os 
experimentos foram capazes de obter os resultados esperados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6. REFERÊNCIAS 
CIRILO, José Almir. DA HIDRÁULICA, UM POUCO DA HISTÓRIA. 
HIDRÁULICA AMBIENTAL. 
CUBAS, Jhoan Miguel Cubas et al. Estudo experimental do escoamento bifásico 
ar-água em uma bomba centrífuga radial. 2017. Dissertação de Mestrado. 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná. 
DIAS FILHO, Jose Pedro. Metodologia para calibração de rotâmetro de água 
operando com o fluído R134A. 2006. 
GOMES, Marcio Rodrigues; ANDRADE, Marcos; FERRAZ, Fábio. Apostila de 
hidráulica. Santo Amaro-BA: Centro Federal de Educação Tecnológica da Bahia, 
p. 11-28, 2008. 
NETTO, Azevedo; Y FERNÁNDEZ, Miguel Fernández. Manual de hidráulica. 
Editora Blucher, 2018. 
PINOTTI JUNIOR, Mario et al. Medidores de vazão. 1980. 
POSSOBON, Renata. BOMBA PERISTÁLTICA. 2016. Tese de Doutorado. 
INSTITUTO DE FÍSICA GLEB WATAGHIN.