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© UNIP 2020 all rights reserved Universidade Paulista Mecânica dos Fluidos Prática 2 – Tubo de Pitot Engenharia Mecânica © UNIP 2020 all rights reserved Tubo de Pitot O tubo de Pitot é um dispositivo empregado para medir a velocidade de fluidos em escoamento permanente e recebe esse nome em homenagem ao engenheiro francês Henri de Pitot, que projetou esse instrumento em 1732. © UNIP 2020 all rights reserved Tubo de Pitot O princípio de funcionamento do tubo de Pitot se baseia na compreensão dos conceitos de pressões estática, de estagnação e dinâmica: Pressão estática (pestática): É aquela à qual a partícula do fluido está submetida. Como não há variação em uma direção perpendicular às linhas de correntes, é possível medir a pressão estática utilizando uma tomada de pressão instalada na parede de um conduto. Exemplo: O ar ao seu redor em um dia sem vento. Pressão dinâmica (pdinâmica): Representa o aumento de pressão quando o fluido em movimento é parado. Exemplo: A força do vento soprando no seu rosto. estáticap p dinâmica v² p 2 ρ massa específica v velocidade. © UNIP 2020 all rights reserved Tubo de Pitot Pressão de estagnação (pestagnação): Obtida quando um fluido em escoamento é desacelerado até a velocidade zero por meio de um processo sem atrito. A pressão de estagnação é definida como sendo a soma da pressão estática e da pressão dinâmica, ou seja: estagnação estática dinâmicap p p 2 estagnação v p p 2 Exemplo: A força total sentida se você tapar o vento com a mão. © UNIP 2020 all rights reserved Tubo de Pitot O Tubo de Pitot é um instrumento inteligente que tem dois furos: 1. Um furo fica de lado para o vento (mede apenas a Pressão Estática). 2. O outro furo fica de frente para o vento (mede a Pressão de Estagnação, pois o ar entra ali e para). Ao subtrair uma da outra, o aparelho descobre a Pressão Dinâmica. Como a pressão dinâmica depende da velocidade, o instrumento consegue calcular exatamente o quão rápido o avião (ou o fluido no tubo) está se movendo. © UNIP 2020 all rights reserved Tubo de Pitot © UNIP 2020 all rights reserved Tubo de Pitot Considerando um tubo de Pitot mostrado na figura seguinte, ao aplicar a equação de Bernoulli aos pontos 1 e 2 (ao longo de uma linha de corrente), é possível relacionar a variação de velocidade com a variação de pressão. Dessa forma, tem-se: 2 2 1 1 2 2 1 2 v p v p z z 2g 2g © UNIP 2020 all rights reserved Tubo de Pitot Como z1 = z2 e v2 = 0 (ponto de estagnação), isolando a velocidade v1 na equação de Bernoulli, tem-se: Ou seja: Portanto, medindo-se a pressão de estagnação e a pressão estática, é possível determinar a velocidade local do escoamento com um tubo de Pitot. 2 1 2 1 1 (p p ) (p p ) v 2g 2 estagnação estática 1 (p p ) v 2 © UNIP 2020 all rights reserved Medição de Vazão Rotâmetro Tanque Tubo de Pitot Wattímetro e Manômetro © UNIP 2020 all rights reserved Roteiro Experimental Objetivo: Obter o diagrama de velocidades em uma seção transversal do tubo de escoamento Introdução teórica: Pesquisar entre três e cinco parágrafos sobre tubo de Pitot. Materiais utilizados: Rotâmetro, tanque, cronômetro, bombas, wattímetro, tubo de Pitot, bancada. Procedimentos: a) Ligar as bombas por intermédio do wattímetro; b) Ligar o manômetro; c) Realizar as medições de diferença de pressão no Tubo de Pitot, variando sua posição entre -25 mm e 25 mm. d) Determinar a vazão volumétrica real realizando o mesmo procedimento do experimento de ‘Medição de Vazão’. © UNIP 2020 all rights reserved Resultados Diâmetro da tubulação = 50 mm Roteiro Experimental Posição (mm) Diferenca de Pressão (Pa) v1 (m/s) Volume do tanque (m3) Tempo (s) Vazão (m3/s) Colar o Gráfico (posição x velocidade), construído com algum software de análise de dados. Conclusões: Quais as conclusões obtidas sobre o experimento? Qual a importância dos conteúdos práticos realizados para a sua formação de engenheiro? Referências Bibliográficas: Cite os livros, artigos e sites consultados para a elaboração do relatório experimental no PADRÃO ABNT. © UNIP 2020 all rights reserved Relatório – Disponível na Plataforma TEAMS © UNIP 2020 all rights reserved Exemplo Posição (mm) Diferenca de Pressão (Pa) v1 (m/s) -16,0 100 -14,0 200 -12,0 550 -10,0 1400 -8,0 2050 -6,0 2900 -4,0 3650 -2,0 3950 0,0 4400 2,0 4350 4,0 4250 6,0 3950 8,0 3450 10,0 2550 12,0 1850 14,0 1050 16,0 550 Volume do tanque (m3) 0,027 Tempo (s) 11 Vazão (m3/s) 0,0024545 Q = Vm.A A = π.r2 A = π.(25x10-3 m)2 A = 1,936x10-3m2 Vm = Q/A Vm = 0,0024545/1,936x10-3 Vm = 1,25 m/s © UNIP 2020 all rights reserved