Determinação da Vazão Volumétrica

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DETERMINAÇÃO DA VAZÃO VOLUMÉTRICA
INTRODUÇÃO
A medição e o controle da quantidade de fluxo de líquidos, gases e até sólidos
granulados são extremamente importantes nos processos industriais, tanto para fins
contábeis quanto para a verificação do rendimento. A vazão é definida como a
quantidade volumétrica ou gravimétrica de determinado fluido que passa por uma
determinada seção de um conduto, é a rapidez com a qual um fluido escoa.
A medição de vazão dos fluidos é parte do cotidiano do ser humano, o
hidrômetro de um residência e o marcador de uma bomba de combustível, são alguns
exemplos.
A vazão de líquidos e gases, frequentemente, é expressa em termos de vazão
volumétrica. Ela deve ser entendida como sendo o volume de um fluido que passa por
um elemento primário por unidade de tempo, estando o fluido na pressão e
temperatura de referência. As condições de referência podem variar de acordo com o
local.
OBJETIVO
Determinar experimentalmente a vazão volumétrica a partir da massa e do
volume.
MATERIAIS E MÉTODOS
● Balança;
● Caixa d’água;
● Bombas;
● Hidrômetro;
● Tubos PVC;
● Balde;
● Água.
Na primeira parte do experimento, encheu-se a caixa d’água com certo volume
de água e, em seguida, a válvula da caixa foi aberta para encher a bomba. Utilizou-se
um balde com três marcações e foi medido o tempo gasto pela água para atingir a
primeira marcação. Em seguida, mediu-se o peso da água. O mesmo foi feito com a
segunda e a terceira marcação. Para cada marcação, o procedimento foi repetido três
vezes. Foram feitas as médias dos tempos e das massas para cada marcação. Com
esses valores e com a massa específica da água, calculou-se a vazão volumétrica dada
na equação 1.
(1)𝑄 = 𝑉𝑡
Onde V é o volume de água em m³ e t é o tempo em segundos.
Para calcular o volume é necessário utilizar a equação 2, onde a densidade da
água pode ser considerada 997 kg/m³ a 25°C (BRIGUIET, 2019).
(2)ρ = 𝑚𝑉
A fim de calcular a área da tubulação, foi utilizada a equação 3 (), e
posteriormente, para calcular a velocidade, foi utilizada a equação 4.
𝐴 = π𝑅² (3)
Onde R é o raio da tubulação.
(4)𝑣 = 𝑉𝐴
Já na parte 2 do experimento, foi lido no hidrômetro o volume de água que
passava por ele em um determinado tempo. Com as médias dos tempos e dos volumes,
foi possível calcular a vazão volumétrica pela equação 1.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A partir da equação 3, foi possível calcular a área transversal, perpendicular ao
fluxo, resultando no valor de 3,4636x10-4 m². Na tabela 1 podemos observar a massa, a
vazão e a velocidade obtidas na primeira parte do experimento.
Massa (kg) Vazão (m³/s) Velocidade (m/s)
1 1,4333 2,8753x10-4 0,8301
2 1,4040 2,8164x10-4 0,8131
3 1,2347 2,4768x10-4 0,7151
Tabela 1: Relação da vazão e velocidade calculados a partir da massa de água.
Pode-se notar uma relação de proporcionalidade entre os dados obtidos, visto
que a velocidade e a vazão aumentam à medida que a massa de água aumenta.
Já na tabela 2 podemos observar o volume, a vazão e a velocidade obtidos na
segunda parte do experimento.
Volume (m³) Vazão (m³/s) Velocidade (m/s)
1 0,0017 3,33x10-4 0,9624
2 0,0010 2,00x10-4 0,5774
3 0,0013 2,67x10-4 0,7699
Tabela 1: Relação da vazão e velocidade calculados a partir da massa de água.
De forma análoga, se observa uma relação de proporcionalidade entre o
volume, a vazão e a velocidade, visto que à medida que se aumenta o volume de água
na bomba, a vazão e a velocidade também aumentam.
CONCLUSÃO
O experimento realizado se mostrou eficiente, tendo em vista que houve uma
diferença mínima entre as vazões calculadas obtendo valores de intervalo dentro do
esperado. Portanto, também pôde-se notar uma relação de proporcionalidade entre os
dados obtidos e pode-se concluir que a vazão tende a aumentar à medida que se
aumenta a carga de água em massa e volume dentro de uma tubulação.
REFERÊNCIAS
ISMAIL, K. A. R. Fenômenos de Transferência: experiências de laboratório. Editora
Campus, Rio de Janeiro. 239p. 1982.
BRIGUIET, Gabriel. Densidade. Quero bolsa, 2019. Acesso em: 19 jul. 2022.
Disponível em: https://querobolsa.com.br/enem/quimica/densidade
MENEZES, Ryan. Como encontrar a área da seção transversal de um tubo. EHOW,
2021. Acesso em: 19 jul. 2022. Disponível em:
https://www.ehow.com.br/encontrar-area-secao-transversal-tubo-como_48709/
BOJORGE, Ninoska. Sistemas de medição de vazão. Departamento de Engenharia
Química e de Petróleo - UFF. Acesso em: 19 jul 2022. Disponível em:
https://www.professores.uff.br/ninoska/wp-content/uploads/sites/57/2017/08/Aula05_I
nstrumen_Vazao1sem2016.pdf