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UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DIAMANTINA – MINAS GERAIS www.ufvjm.edu.br DAIANE MARTINS LEAL GABRIELA NEPOMUCENO LIMA GABRIELA RASPANTE NELSON RANIERY RELATÓRIO: MEDIDOR DE VAZÃO PLACAS DE ORIFÍCIO E TUBOS DE VENTURI Docente: Prof. Dra. Arlete Barbosa dos Reis Disciplina: Laboratório de Engenharia I DIAMANTINA, MG 2022 http://www.ufvjm.edu.br/ UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DIAMANTINA – MINAS GERAIS www.ufvjm.edu.br Sumário 1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 3 2. OBJETIVOS ............................................................................................................ 4 2.1. MATERIAIS E REAGENTES ....................................................................... 4 2.2. PROCEDIMENTOS ........................................................................................ 5 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................................... 5 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................... 10 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 12 http://www.ufvjm.edu.br/ UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DIAMANTINA – MINAS GERAIS www.ufvjm.edu.br RESUMO A vazão é um dos parâmetros mais importantes no âmbito industrial, uma vez que determina a velocidade de escoamento de um fluido, podendo assim controlá-lo. A velocidade pode ser monitorada a partir de alguns tipos de medidores de vazão. Nesse sentido, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o funcionamento de uma bancada hidráulica, especificamente analisando as vazões que ocorrem na Placa de Orifício e no Tubo de Venturi. A partir dos resultados obtidos experimentalmente, foi possível avaliar qual placa obteve melhor desempenho, de acordo com as vazões e pressões encontradas em ambas. 1. INTRODUÇÃO Os medidores de vazão são aqueles dispositivos que possibilitam determinar a velocidade em que um fluido escoa através de uma dada seção de um conduto livre ou forçado, por unidade de tempo. Neste contexto, existem diversos tipos de medidores, tais como o orifício, tubo de venturi, bocal, rotâmetro e vertedor. O Tubo de Venturi (figura 1) é um dispositivo que foi criado por Giovanni Battista Venturi, com o intuito de medir a velocidade de escoamento e a vazão de um fluido incompressível, através da variação de pressão encontrada quando o fluido passa por uma seção mais larga e posteriormente por uma mais estreita. Figura 1: tubo de Venturi. Fonte: Google Imagens. A placa de orifício (Figura 2), por sua vez, tem o intuito de restringir a passagem do fluido na tubulação em que se deseja medir. Essa redução é http://www.ufvjm.edu.br/ UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DIAMANTINA – MINAS GERAIS www.ufvjm.edu.br causada por um orifício que é feito na placa de pouca espessura e aplicado no tubo. A partir dessa restrição na placa, o fluxo do fluido é forçado a mudar de velocidade, e consequentemente, provoca um diferencial na pressão. Figura 2: Placa de orifício. Fonte: Google Imagens. O equacionamento de para um medidor de Venturi é feito através do coeficiente de contratação (Cc), isto é, a seção de escoamento mínima praticamente coincide com a seção da garganta, resultando assim numa menor perda de carga. 2. OBJETIVOS Utilizar a Placa de Orifício e o Tubo de Venturi instalados na bancada hidráulica, para determinação da vazão e pressão da água. Demonstrar as vantagens e as desvantagens de cada um dos medidores de vazão, através da comparação entre os resultados obtidos. 2.1. MATERIAIS E REAGENTES ➢ Bancada hidráulica http://www.ufvjm.edu.br/ UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DIAMANTINA – MINAS GERAIS www.ufvjm.edu.br ➢ Balde; ➢ Proveta de 2000 mL; ➢ Válvula globo; ➢ Cronômetro. 2.2. PROCEDIMENTOS A princípio, observou-se as válvulas 1, 2, 3 e 4 e se elas estavam adequadamente fechadas. Identificou-se os medidores de vazão e realizou a calibração dos mesmos. Após a calibração, várias vazões foram quantificadas aleatoriamente para os dois tipos de medidores em 3 tempos diferentes, 5, 7 e 10 segundos, a circulação da água foi controlada pelas válvulas logo após o acionamento da bomba, a água despejada no balde era utilizada para obtenção da vazão e logo após devolvida ao reservatório. Os resultados do mesmo foram explicitados através dos mostradores dos manômetros, conectados aos sensores de pressão, informando a pressão de entrada e a pressão de saída. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES A coleta de dados realizada utilizando a placa de orifício e o tubo de Venturi, obteve os seguintes dados: http://www.ufvjm.edu.br/ UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DIAMANTINA – MINAS GERAIS www.ufvjm.edu.br Tabela 1: Dados coletados no experimento utilizando a placa de orifício Tempo (h) Pressão (entrada) Pressão (saída) ∆ pressão( pa) Vazão (m³/h) Velocidade (m/s) 0,00138889 723,3 613,3 1100000 0,595152 1894,42765 0,00194444 875 625 2500000 1,0662685 71 3394,03828 0,0277778 768,3 715 533000 0,686376 2184,80266 Tabela 2: Dados obtidos no experimento utilizando o tubo de venturi Tempo (h) Pressão (entrada) Pressão (saída) ∆ pressão (pa) Vazão (m³/h) Velocidade (m/s) 0,00138889 751 686,6 644000 0,657576 2093,12942 0,00194444 826,6 643,3 1833000 1,0765542 86 3426,77872 0,0277778 763,3 698,3 650000 0,667188 2123,72536 Para o cálculo da vazão utilizou-se a seguinte equação, dada por: 𝑄 = 𝑣 𝑡 (1) Para o cálculo da velocidade, temos que: 𝑄 = 𝑣 ∗ 𝐴 (2) Manipulando, chegamos que: 𝑣 = 𝑄 𝐴 (3) http://www.ufvjm.edu.br/ UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURIINSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DIAMANTINA – MINAS GERAIS www.ufvjm.edu.br onde: 𝑣 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑄 = 𝑉𝑎𝑧ã𝑜 A = Área de secção transversal Para determinar a área de secção transversal, utilizou-se a seguinte equação: 𝐴 = 𝜋𝐷² 4 (4) Gráfico 1 - Relação entre os parâmetros pressão e tempo da Placa de Orifício Gráfico 2 - Relação entre os parâmetros volume e tempo da Placa de Orifício. http://www.ufvjm.edu.br/ UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DIAMANTINA – MINAS GERAIS www.ufvjm.edu.br Gráfico 3 - Relação entre os parâmetros velocidade e tempo da Placa de Orifício Gráfico 4 - Relação entre os parâmetros pressão e tempo do Tubo de Venturi http://www.ufvjm.edu.br/ UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DIAMANTINA – MINAS GERAIS www.ufvjm.edu.br Gráfico 5 - Relação entre os parâmetros volume e tempo do Tubo de Venturi. http://www.ufvjm.edu.br/ UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DIAMANTINA – MINAS GERAIS www.ufvjm.edu.br Gráfico 6 - Relação entre os parâmetros velocidade e tempo do Tubo de Venturi 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS O experimento em questão objetivou calcular a vazão e a pressão da água através de medidores de vazão, sendo eles a Placa de Orifício e o Tubo de Venturi. Através dos resultados obtidos foi possível observar que a pressão de saída da água foi menor que a pressão de entrada sendo justificado pela redução do tubo por onde o fluido escoa. Ademais, foi possível ser observado uma variação em relação às velocidades, uma vez que a mesma é inversamente proporcional à pressão, mediante a isso quando a pressão medida foi menor obteve-se uma maior velocidade de escoamento. Em relação aos valores encontrados, podemos considerar que as vazões obtidas pelo medidor tubo de Venturi é mais confiável uma vez que o equipamento é de mais precisão. Concluiu-se que, os valores alcançados pelo Tubo de Venturi foram maiores se comparado ao da Placa http://www.ufvjm.edu.br/ UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DIAMANTINA – MINAS GERAIS www.ufvjm.edu.br de Orifício, em parâmetros de vazões e por consonância de velocidade e pressão, haja vista que são valores diretamente proporcionais, segundo representação dos gráficos na Placa de Ofício foi deslocado menor volume no decorrer dos tempos estimados, como resultado apresentou menor vazão volumétrica, apesar de evidenciar maior perda de carga advindo da redução gradual da secção transversal da tubulação. http://www.ufvjm.edu.br/ UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DIAMANTINA – MINAS GERAIS www.ufvjm.edu.br 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS HALLIDAY, David, RESNIK Robert, KRANE, Denneth S. Física 2, volume 1, 5 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004. 384 p. http://www.ufvjm.edu.br/
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