Relatório 4 - Lab de Fluidosmecânicos - Placa de Orifício

Prévia do material em texto

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gabriel Marzola Soares 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO 4 – LABORATÓRIO DE FLUIDOSMECÂNICOS 
Placa de Orifício 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BELO HORIZONTE - MG 
04/2023 
 
Sumário	
1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................................. 3 
2. APLICAÇÃO ................................................................................................................................. 3 
3. TIPOS .......................................................................................................................................... 4 
4. EQUAÇÕES .................................................................................................................................. 4 
5. VANTAGENS ................................................................................................................................ 6 
6. DESVANTAGENS .......................................................................................................................... 6 
7. REFERÊNCIAS .............................................................................................................................. 6 
1. INTRODUÇÃO 
 
A placa de orifício consiste num disco com um orifício central com saída 
em ângulo que deve ser montado concêntrico ao eixo do conduto cilíndrico, 
provido de duas tomadas de pressão, uma a jusante e outra a montante do disco, 
conforme mostrado na figura 1. 
 
 
Figura 1. Esquema Placa de Orificio 
 
2. APLICAÇÃO 
 
As placas de orifício são utilizadas para medir a vazão de fluidos. Quando 
apropriadamente dimensionadas, a sua instalação em uma tubulação cria um 
diferencial de pressão. Este diferencial é proporcional ao quadrado da vazão. 
Uma vez medido este diferencial, conseguimos indicar, totalizar, programar e 
controlar esta vazão, seja através de instrumentos convencionais analógicos ou 
sofisticados sistemas digitais. As placas de orifício são indicadas para medir 
vazão de líquidos, gases e vapores. 
 
 
Figura 2. Placas de Orifício 
4 
 
 
3. TIPOS 
 
Existem alguns tipos de Placas de Orifício, a figura 3 demonstra as mais utilizadas. 
 
 
 
Figura 3. Placas de Orifício 
 
Sendo elas: 
 
Concêntrica - utilizada para fluídos limpos. 
 
Excêntrica e Segmental - utilizadas para fluidos sujos com partículas sólidas em 
suspensão. 
 
 
4. EQUAÇÕES 
 
 
 
Figura 4. Placas de Orifício 
 
A partir da figura 4, considerando o escoamento horizontal, as parcelas de altura na 
equação de Bernoulli se anulam. Portanto, 
 
 
Considerando o escoamento incompressível, as vazões são as mesmas em qualquer 
ponto. Assim, 
 
5 
 
Q = Q1 = Q2 = c1 S1 = c2 S2. 
 
Isolando a velocidade, c1 = c2 S2 / S1. Onde Q é vazão e S área da seção. 
 
Substituindo na igualdade anterior, 
 
 
 
Entretanto, essa fórmula só vale para fluidos ideais e escoamento laminar. Para fluidos 
reais e escoamento turbulento (o mais usual na prática), deve ser introduzido um 
coeficiente de escoamento Ce: 
 
 
 Figura 5. Escoamento 
 
No escoamento real ocorre uma deformação das linhas de fluxo de forma 
aproximada com a da Figura 5. 
 
A tomada de pressão p1 corresponde aproximadamente ao diâmetro interno da 
tubulação (Di da Fig 1). A tomada de pressão p2 não corresponde ao diâmetro da placa 
(D da Fig 1). 
 
Portanto, a área efetiva S2 não pode ser considerada como igual à área do orifício 
da placa. 
 
Na igualdade anterior pode-se considerar 
 
 
 
 
 
6 
 
 
Onde Cf é o coeficiente de fluxo e Sp a área do furo da placa. Assim, 
 
 
 
O coeficiente Cf é determinado experimentalmente e valores são encontrados em 
tabelas. Notar que ele depende do fluido, dos diâmetros da tubulação e do orifício da 
placa. Instrumentos comerciais podem usar o coeficiente e indicar diretamente os 
valores de vazão. 
 
 
5. VANTAGENS 
 
Simplicidade, custo relativamente baixo, ausência de partes móveis, pouca 
manutenção e aplicação para muitos tipos de fluido. 
 
 
6. DESVANTAGENS 
 
Provoca considerável perda de carga no fluxo, a faixa de medição é restrita, e ocorre 
o desgaste da placa. 
 
 
7. REFERÊNCIAS 
 
Mecânica dos Fluidos – Frank M.White. [Online] 
Available at: https://books.google.com.br/books?id= 
 [Acesso em 09 04 2023]. 
 
PUC Minas. Placa de Orificio. 
[Online] Available at: Canvas, PUC Minas. 
[Acesso em 09 04 2023].