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Venturímetro - Atividade prática de Laborátorio da Professora
Mara
Laboratório de Mecânica dos Fluidos (Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais)
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Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Curso de Engenharia Mecânica
Graduação
Disciplina: Laboratório de Fluidos Mecânicos
Professora: Mara Nilza Estanislau Reis
Turma: Sábado (11:00)
“VENTURÍMETRO E PLACA DE ORIFÍCIO”
Belo Horizonte, 25 de Setembro de 2018.
Baixado por Gabriel Marzola (gabriel.marzola@hotmail.com)
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Venturímetro e Placa de Orifício
SUMÁRIO
1 OBJETIVO......................................................................................................................3
1.1. Venturímetro e Placa de Orifício.............................................................................3
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA..................................................................................4
2.1. Venturímetro............................................................................................................4
2.1.1. Princípio de funcionamento............................................................................4
2.1.2. Equacionamento do escoamento.....................................................................4
2.1.3. Vantagens e desvantagens...............................................................................5
2.1.4. Aplicações.......................................................................................................5
2.2. Placa de Orifício......................................................................................................6
2.2.1. Princípio de Funcionamento...........................................................................6
2.2.2. Equacionamento do escoamento.....................................................................6
2.2.3. Vantagens e desvantagens...............................................................................8
2.2.4. Aplicações.......................................................................................................8
3. METODOLOGIA...........................................................................................................9
4. RESULTADOS.............................................................................................................10
4.1. Folha de dados...........................................................................................................10
4.1.1. Venturímetro..................................................................................................10
4.1.2. Placa de orifício............................................................................................10
4.2. Curva de calibração da Placa de Orifício e Venturímetro.....................................11
4.3. Venturímetro..........................................................................................................11
4.3.1. Dados do venturímetro..................................................................................11
4.4. Placa de Orifício....................................................................................................13
4.4.1. Dados da Placa de Orifício............................................................................13
5. CONCLUSÃO..............................................................................................................15
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................16
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Venturímetro e Placa de Orifício
1 OBJETIVO
O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento do venturímetro e da placa de orifício, verificando o
comportamento do fluido associado aos dispositivos.
1.1. Venturímetro e Placa de Orifício
O medidor Venturi ou Venturímetro e a placa de orifício são dispositivos que têm sido usados para medir
descargas em tubulações. Admitindo que não haja perda de carga na tubulação e que as velocidades e alturas
piezométricas mantenham-se constantes nas seções consideradas. Assim chega-se a um valor da vazão que é
obtido através do desenvolvimento da equação de Bernoulli e da equação da vazão (Q=VA):
Q = A2 2g ( h1 – h2 ) / 1 – (A1 / A2 )²
Mas na prática existe uma perda de carga entre jusante e a montante e a velocidade não é absolutamente
constante através desta seção. Como conseqüência os valores da vazão (Q) medidos são um pouco menores que
aqueles calculados pela equação acima, por isso devemos acrescentar o coeficiente de descarga do Venturímetro
(Cd), assim a fórmula a ser utilizada deverá ser a seguinte:
Q = Cd A2 2g ( h1 – h2 ) / 1 – (A1 / A2 )
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Venturímetro e Placa de Orifício
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1. Venturímetro
2.1.1. Princípio de funcionamento
O fluido escoando pela tubulação é conduzido através de uma contração de seção a uma garganta (com área de
seção transversal menor que a tubulação), de maneira a produzir um aumento de velocidade de escoamento e uma
conseqüente diminuição da pressão. Esta variação da pressão é uma função de vazão, de tal maneira que, medida
a queda de pressão, pode-se calcular a vazão do escoamento. Além da garganta o fluido é desacelerado na
tubulação de seção longitudinal lentamente divergente (difusor), quandoa pressão aumenta à medida que a
velocidade diminui. Consideremos o fluxo de um fluido incompressível através de uma tubulação convergente -
divergente, como mostrado abaixo.
Figura 2.1 - Esquema de um venturímetro
2.1.2. Equacionamento do escoamento
O fluido ao passar pela contração sofre um aumento da sua velocidade e uma queda em sua pressão. Admitindo
que não haja perda de carga na tubulação e que as velocidades e alturas piezométricas mantenham-se constates
nas secções consideradas, o teorema de Bernoulli ( Equação de conservação da Energia ) estabelece que:
P1 – pressão antes do fluido entrar na região de contração
V1 – velocidade antes do fluido entrar na região de contração
P2 – pressão na região de menor diâmetro
V2 – velocidade na região de menor diâmetro
Substituindo e trabalhando algebricamente chegamos a uma fórmula para a vazão em função da pressão
diferencial:
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Para corrigir o cálculo da vazão que sofre uma perda de carga entre as seções de medição acrescentamos o
coeficiente de descarga do Venturímetro (Cd). Admitindo esta discrepância a vazão Q retorna da aferição
calculada por:
Mas,
Corrigido
Logo,
2.1.3. Vantagens e desvantagens
Podemos notar que o venturímetro apresenta as seguintes vantagens:
• Baixa perda de carga residual;
• Pequeno comprimento;
• Reduzida influência de eventuais perturbações antes do elemento;
• Custo reduzido, por escolha adequada dos materiais de fabricação e padronização dos diâmetros;
• Versatilidade do uso (líquidos) e gases.
As desvantagens não são muito relevantes, mas entre elas podemos citar o desgaste, que depende do fluido usado.
2.1.4. Aplicações
Devido à baixa perda de carga residual produzida pelo venturímetro, o seu uso é interessante para instalações
industriais onde esta característica é importante, ou seja, instalações onde trabalha com: tratamento de água, ar de
combustão, etc. É um elemento adequado para medir vazão de líquidos com sólidos em suspensão.
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2.2. Placa de Orifício
2.2.1. Princípio de Funcionamento
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 abaixo.
2.2.2. Equacionamento do escoamento
A partir da figura 01, considerando o escoamento horizontal, as parcelas de altura na equação de Bernoulli se
anulam. Portanto,
p1 + c12 ρ / 2 = p2 + c22 ρ / 2
c22 − c12 = (2 / ρ) (p1 − p2)
Considerando o escoamento incompressível, as vazões são as mesmas em qualquer ponto. Assim,
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,
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c22 − c22 (S2/S1)2 = (2 / ρ) (p1 − p2)
c22 = (Q/S2)2 = (2 / ρ) (p1 − p2) / (1 − (S2/S1)2)
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:
No escoamento real ocorre uma deformação das linhas de fluxo de forma aproximada com a da Figura abaixo.
A tomada de pressão p1 corresponde aproximadamente ao diâmetro interno da tubulação. A tomada de pressão p2
não corresponde ao diâmetro da placa. Portanto, a área efetiva S2 não pode ser considerada como igual à área do
orifício da placa.
Na igualdade anterior pode-se considerar:
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.
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2.2.3. Vantagens e desvantagens
Vantagens:
 Simplicidade;
 Custo relativamente baixo;
 Ausência de partes móveis;
 Pouca manutenção;
 Aplica-se para diversos tipos de fluidos.
Desvantagens:
 Provoca considerável perda de carga no fluxo;
 Faixa de medição restrita;
 Desgaste da placa.
2.2.4. Aplicações
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.
3. METODOLOGIA
O experimento foi realizado no Laboratório de Fluidomecânicos da PUC-MG. Inicialmente abre-se as válvulas
que permitem o fluido passar pelo circuito onde encontra-se instalado o venturímetro e a placa de orifício. Como
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as tomadas de medida são feitas ou para o venturímetro ou para a placa de orifício, primeiro abre-se os registros
para medição do venturímetro. Depois repete-se o processo para a placa de orifício. A vazão do fluido é regulada
através de um rotâmetro. Então a válvula de controle é gradualmente fechada de maneira que o Venturímetro
sofra um aumento de pressão que fará com que o mercúrio suba pelos piezômetros. Quando os níveis de água
tiverem subido a uma altura adequada fecha-se gradualmente a válvula de alimentação de modo que o
Venturímetro contenha água em repouso sob pressão moderada. Os parafusos de ajuste são posicionados de
maneira a ler a variação do nível.
4. RESULTADOS
4.1. Folha de dados
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4.1.1. Venturímetro
4.1.2. Placa de orifício
4.2. Curva de calibração da Placa de Orifício e Venturímetro
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Figura 4.1 – Curva de Calibração
4.3. Venturímetro
4.3.1. Dados do venturímetro
D1 = 53,50 mm
D2 = 24,65 mm
Figura 4.2 – Gráfico (h1 – h2)^1/2 x Q
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Figura 4.3 – Gráfico Cd x Q
Figura 4.4 – Gráfico Log(Q) = f( Log (h1 –h2))
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4.4. Placa de Orifício
4.4.1. Dados da Placa de Orifício
D1 = 53,50 mm
D2 = 30,47 mm
Figura 4.5 – Gráfico (h1 – h2)^1/2 x Q
Figura 4.6 – Gráfico Cd x Re
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Figura 4.7 – Gráfico Log(Q) = f( Log (h1 – h2))
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5. CONCLUSÃO
Observa-se que a perda de carga é mais influente na placa de orifício já que sua contração é mais brusca no
diâmetro de escoamento. Apesar desta diferença a curva de calibração de ambos os dispositivos é bem
semelhante ocorrendo quase uma sobreposição de uma curva em relação à outra.
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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS. Pró-Reitoria de Graduação. Sistema de
Bibliotecas. Padrão PUC Minas de normalização: normas da ABNT para apresentação de trabalhos científicos,
teses, dissertações e monografias. Belo Horizonte, 2006. Disponível em <http://www.pucminas.br/biblioteca/>
SILVA, Tadeu Hudson da, Mecânica dos Fluidos e Fenômenos de Transporte 
Fumarc, Belo Horizonte, 1996
FOX, Robert W. e Alan T. McDonald, Introdução à Mecânica dos Fluidos
Editora Guanabara Koogan S.A, 1992
DELMÉE, Gérard J., Manual de Medição de Vazão. 
Editora Edgard Blucher, São Paulo, 1982
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	1 OBJETIVO
	1.1. Venturímetro e Placa de Orifício
	2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
	2.1. Venturímetro
	2.1.1. Princípio de funcionamento
	2.1.2. Equacionamento do escoamento
	2.1.3. Vantagens e desvantagens
	2.1.4. Aplicações
	2.2. Placa de Orifício
	2.2.1. Princípio de Funcionamento
	2.2.2. Equacionamento do escoamento
	2.2.3. Vantagens e desvantagens
	2.2.4. Aplicações
	3. METODOLOGIA
	4. RESULTADOS
	4.1. Folha de dados
	4.1.1. Venturímetro
	4.1.2. Placa de orifício
	4.2. Curva de calibração da Placa de Orifício e Venturímetro
	4.3. Venturímetro
	4.3.1. Dados do venturímetro
	4.4. Placa de Orifício
	4.4.1. Dados da Placa de Orifício
	5. CONCLUSÃO
	6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS