Cálculo de vazão volumétrica da água

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MECÂNICA DE FLUIDOS
 
 ATIVIDADE 02
 
 UNIDADE DE ESTUDO 03
 TUBO DE VENTURE
Para calcular a vazão volumétrica da água que escoa por um tubo de Venturi, as etapas envolvidas são:
Determinar as áreas das seções transversais do tubo de Venturi. No caso apresentado, temos A1 = 40 cm² na seção 1 e A2 = 20 cm² na seção 2.
Medir a diferença de altura do manômetro (h) entre as seções 1 e 2. No caso, temos h = 10 cm.
Converter a diferença de altura do manômetro para a diferença de pressão entre as seções 1 e 2. Utilizando o fluido manométrico mercúrio com γ = 136.000 N/m³, a diferença de pressão (ΔP) será ΔP = γ * h.
Calcular a vazão volumétrica (Q) utilizando a equação de Bernoulli, considerando que o escoamento é incompressível e sem atrito:
Q = A1 * v1 = A2 * v2
Onde v1 e v2 são as velocidades da água nas seções 1 e 2, respectivamente.
Ao realizar o balanço de energia para o escoamento com as características descritas, temos:
Regime permanente: A energia total do fluido em um ponto não varia com o tempo.
Sem atrito na tubulação: Não há perda de energia mecânica devido a atrito.
Sem máquinas ao longo do escoamento: Não há conversão de energia mecânica entre diferentes formas.
Fluido incompressível: A densidade do fluido não varia ao longo do escoamento.
Sem troca de calor: Não há transferência de calor para o ambiente.
Para trechos com a mesma cota (z1 = z2), a equação do balanço de energia será simplificada para:
P1 + ρ * g * z1 + 1/2 * ρ * v1² = P2 + ρ * g * z2 + 1/2 * ρ * v2²
Onde P1 e P2 são as pressões nas seções 1 e 2, respectivamente, ρ é a densidade do fluido e g é a aceleração da gravidade.
Para trechos com cotas diferentes (z1 ≠ z2), a equação do balanço de energia será:
P1 + ρ * g * z1 + 1/2 * ρ * v1² + γ * h = P2 + ρ * g * z2 + 1/2 * ρ * v2²
Onde γ é a densidade do fluido manométrico (mercúrio) e h é a diferença de altura no manômetro.