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CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA CAMPUS: VARGAS – RIBEIRÃO PRETO DISCIPLINA: Laboratório Mecânica dos Fluidos Elder Tempone RA: N6984B9 Turma: EM5P18 LABORATÓRIO - Mecânica dos Fluidos Experimento 3: Tubo de Pitot Ribeirão Preto 2023 2 SUMÁRIO 1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ......................................................................... 3 e 4 2. EXPERIMENTO ...................................................................................................... 5 2.1 Materiais ....................................................................................................................... 5 2.2 Procedimento Experimental ....................................................................................... 6 2.3 Tabelas de Dados ........................................................................................................ 7 2.4 Gráfico dos Dados ....................................................................................................... 8 3. CONCLUSÃO ............................................................................................................. 9 3 1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA O experimento do tubo de Pitot é um método amplamente utilizado para medir a velocidade do escoamento de fluidos em um determinado ponto. Ele foi inventado pelo físico francês Henri Pitot no século XVIII. O dispositivo consiste em um tubo com extremidade aberta (tubo de Pitot) e um manômetro diferencial. O tubo é colocado perpendicularmente ao escoamento do fluido, de modo que a extremidade aberta fique voltada para o fluxo. A velocidade do fluido que entra no tubo de Pitot é medida pela diferença de pressão entre a extremidade aberta e a extremidade fechada do tubo, e esta diferença de pressão é então medida pelo manômetro diferencial. A lei de Bernoulli é utilizada para relacionar a diferença de pressão medida pelo manômetro com a velocidade do fluido. A lei de Bernoulli estabelece que, em um fluido em movimento, a soma das pressões estáticas e dinâmicas (pressão devido à velocidade) é constante ao longo de uma linha de corrente. Assim, a diferença de pressão medida pelo manômetro corresponde à pressão dinâmica, que é diretamente proporcional à velocidade do fluido. O experimento do tubo de Pitot é utilizado em diversas aplicações, como na aviação para medir a velocidade do ar em torno de uma aeronave, na hidráulica para medir a vazão de um fluido em um canal, e em testes de sistemas de ar condicionado para medir a velocidade do ar em dutos de ar. No entanto, é importante salientar que a precisão das medidas depende de diversos fatores, como o diâmetro do tubo de Pitot, a rugosidade da superfície interna do tubo, a viscosidade do fluido e a orientação do tubo em relação ao fluxo Pressão estática (termodinâmica): é a pressão em que a partícula sofre. A pressão estática pode ser medida utilizando uma tomada de pressão diretamente da parede do tubo onde existe o escoamento interno. estatica Pressão dinâmica: é a pressão sofrida durante o escoamento do fluido. 𝜌𝑉2 𝑑𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎 Pressão de estagnação: é a soma de ambas pressão estática e dinâmica 4 Aplicando-se a equação de Bernoulli: Considerando o ponto 2 como o ponto de estagnação, onde v2 = 0, obtém-se: É possível notar que o perfil de velocidade do escoamento no tubo segue o padrão teórico apresentado em sala de aula, onde a velocidade do fluido é mais elevada na região central do tubo e decresce em direção às paredes. Contudo, o gráfico obtido não apresentou uma curva completamente simétrica devido a problemas técnicos com uma das bombas utilizadas no experimento, que não operou corretamente quando acionada simultaneamente com a outra. Este experimento foi conduzido na bancada 1. 5 2. EXPERIMENTO 2.1 Materiais - Bomba hidráulica conectada ao conjunto de linhas de tubulação. - Registro regulador de vazão. - Recipiente graduado e cronômetro para medição de vazão (igual ao utilizado no experimento 1). - Manômetro digital. - Tubo de Pitot. 6 2.2 Procedimento Experimental 1 – Nas instalações do Laboratório de Mecânica dos Fluidos, certificar-se que somente a linha de tubulação contendo o tubo de Pitot esteja aberta. 2 – Ligar a bomba na configuração de vazão escolhida (entre 2 e 3 l/s) e esperar que o fluxo de água preencha a tubulação e estabilize, não apresentando mais bolhas. 3 – Medir a vazão real pelo método volumétrico e anotar na tabela de dados. 4 – Realizar as medições de diferença de pressão no escoamento contendo o tubo de Pitot. As medidas devem ser simétricas em relação à posição central e devem variar de 1mm em 1 mm desde -10mm até 10mm, somando um total de 21 medidas. IMPORTANTE: não encostem o tubo de Pitot no vidro da tubulação. 5 – Preencher a tabela de dados, que fará parte dos resultados do relatório. 6 – Construir um gráfico Posição (mm) x Velocidade (m/s). 7 – Desligar todos os equipamentos após a obtenção dos dados experimentais. 7 2.3 Tabelas de Dados Vazão volumétrica = 1,08 l/s Posição (mm) ΔP (Pa) V1 (m/s) - 10 50900 10,09 - 9 51200 10,11 - 8 51300 10,12 - 7 51400 10,13 - 6 51300 10,12 - 5 51500 10,14 - 4 51600 10,15 - 3 51700 10,16 - 2 51700 10,16 - 1 51800 10,17 0 51900 10,18 1 51700 10,16 2 51600 10,15 3 51600 10,15 4 51500 10,14 5 51700 10,16 6 51400 10,13 7 51300 10,12 8 51400 10,13 9 51100 10,10 10 51200 10,11 8 2.4 Gráfico dos Dados V1 (M/S) 15 10 5 0 -5 -10 -15 10 , 09 10 , 1 10 , 11 10,12 10 , 13 10,18 Po si çã o (m m ) 9 3. CONCLUSÃO O experimento do tubo de Pitot foi realizado com sucesso e permitiu a compreensão do funcionamento desse instrumento de medição de velocidade de fluidos. Verificou-se que a pressão de estagnação, medida pelo tubo de Pitot, é diretamente proporcional à velocidade do fluido e que a pressão estática é necessária para se obter uma medida precisa. Além disso, foi possível observar que o perfil de velocidade do escoamento no tubo segue o padrão teórico, onde a velocidade do fluido é mais elevada na região central e decresce em direção às paredes. Apesar de alguns problemas técnicos terem ocorrido durante o experimento, os resultados obtidos foram satisfatórios e contribuíram para a compreensão da mecânica dos fluidos.