Relatório Vazão Volumétrica

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Introdução
A medição de vazão pelo método direto consiste na determinação do tempo necessário para encher em um determinado recipiente de volume conhecido. Este método é aplicável para pequenas vazões (Q10 L/s). 
O método volumétrico para medição de vazões parte da própria definição de vazão: volume escoado na unidade de tempo. Assim, medindo-se o volume que se escoou durante certo período de tempo, obtém-se a vazão média durante esse tempo. Para a medição dos volumes utilizam-se tanques convenientemente aferidos; e para a medição do tempo utilizam-se cronômetros. As técnicas utilizadas variam muito com a natureza do problema e com a precisão desejada. O método mais simples consiste em dispor de cronômetro, com atuação manual, e de um tanque aferido.
Em um recipiente hidráulico, percebe-se que há um paralelogramo de base quadrada cujo volume conhecido é o produto das arestas. Em outras palavras, de acordo com as suas dimensões, a cada um centímetro do volume que o fluido (água) sobe no recipiente corresponde a um litro de altura, ou seja, a cada pedaço do fluido que enche é igual a um centímetro equivalente a um litro.
Objetivo
O objetivo deste experimento é medir a vazão de água em um sistema de condutos através do método direto.
Fundamentação Teórica
Define-se vazão com sendo a quantidade volumétrica, mássica ou gravitacional de um fluido que passa através de uma seção de uma tubulação ou canal por unidade de tempo. 
A vazão volumétrica é igual ao produto da velocidade do fluido pela área da seção transversal da tubulação. As unidades de medida adotadas são geralmente o m³/s, m³/h, l/h ou o l/s. 
A vazão volumétrica pode ser calculada a partir da seguinte equação: 
 
Qv = vol / t
Equação 1 : vazão volumétrica 
 Onde Qv representa a vazão volumétrica (m3/s), vol é o volume expresso em m3 e t é o intervalo de tempo para se encher o reservatório.
	
A vazão mássica é igual ao produto da vazão volumétrica pela densidade do fluido, essas vazões possuem importância fundamental quando se deseja realizar medições em função da massa e do peso de uma substância. 
 
QMuação 2 : vazão mássica
	Qm = m/t
 
Onde Qm representa a vazão mássica (kg/s) m é a massa do fluido (Kg) e t é o intervalo de tempo para se encher o reservatório.
 
A vazão em peso se caracteriza pelo peso do fluido que escoa em um determinado intervalo de tempo, sendo definida pela equação: 
 
Qp = ᵧ . Qv ou Qp = g . Qm
Equação 3 : vazão em peso 
 
Onde Qp representa a vazão em peso (N/s).
Portanto, para se obter a vazão em massa basta multiplicar a vazão em volume pelo peso específico do fluido em estudo, o que também pode ser expresso em função da velocidade do escoamento e da área da seção do seguinte modo:
Qp = ᵧ. V.A
No seguinte experimento será medida a vazão pelo método direto, o qual se baseia no tempo gasto para que um determinado fluxo de água ocupe um recipiente com área conhecida, até certa coluna d’água (h). 
 O método direto é comumente utilizado para análise de pequenas descargas, tais como nascentes, canalizações de pequeno diâmetro e em laboratório para medir a vazão de aspersores e gotejadores.
Procedimento
Inicialmente ligou-se a bomba d’água do equipamento. Logo após deixou a água escoar livremente que pode ser desviado através de uma válvula de acionamento rápido para tanque auxiliar de acrílico calibrado. 
Para dar início as medições do tempo de descarga acionaram-se a chave juntamente com o cronômetro digital, após um intervalo de tempo fechou-se a chave instantaneamente com a pausa cronômetro. Anotou-se o tempo e em seguida com o auxilio da régua milimetrada mediu-se a altura da coluna d’água (h), adicionando o valor referente ao início da régua, parte não milimetrada (0,5cm), anotou-se os valores obtidos. Este procedimento foi realizado 3 vezes com a válvula aberta em posições diferentes nas 3 operações e anotando os valores na tabela de dados. 
- Abrir a válvula de tubulação;
- Fechar as válvulas das demais tubulações;
- Ligar a bomba do sistema hidráulico;
- Deixar a água escoar livremente;
- Fechar a chave jusante do tanque;
- Cronometrar e anotar o tempo para elevação da colina d’água;
- Determinar o volume de fluido inserido no recipiente acrílico;
- Realizar a execução 3 vezes;
- Determinar a vazão volumétrica pela fórmula: Q = V/t.
Testes e Resultados
	Posição da válvula
	Tempo
(s)
	Volume (m3)
	Vazão (m3/s)
	Vazão em massa (kg/s)
	Vazão em peso (N/s)
	Velocidade (m/s)
	
	
	
	
	
	
	
	1
	10
	25 l 0,025 m3
	0,0025
	2,5
	25
	5
	2
	10
	13 l 0,013 m3
	0,0013
	1,3
	13
	2,6
	3
	10
	6,5 l 0,0065 m3
	0,00065
	0,65
	6,5
	1,3
Cálculo de vazão volumétrica:
Posição 1
Q = V/t 
Q = 0,025/10 0,0025 m3/s
Posição 2
Q = V/t 
Q = 0,013/10 0,0013 m3/s
Posição 3
Q = V/t 
Q = 0,0065/10 0,00065 m3/s
Cálculo da vazão em massa (Qm):
Posição 1 
Adotando ᵨ (massa específica da água = 1000 kg/m3)
Qm = m/t ᵨ . v / t Qm = ᵨ . Q
Qm = ᵨ . Q Qm = 1000 x 0,0025 = 2,5 kg/s
Posição 2
Adotando ᵨ (massa específica da água = 1000 kg/m3)
Qm = m/t ᵨ . v / t Qm = ᵨ . Q
Qm = ᵨ . Q Qm = 1000 x 0,0013 = 1,3 kg/s
Posição 3 
Adotando ᵨ (massa específica da água = 1000 kg/m3)
Qm = m/t ᵨ . v / t Qm = ᵨ . Q
Qm = ᵨ . Q Qm = 1000 x 0,00065 = 0,65 kg/s
Cálculo da vazão em peso (Qg):
Adotando aceleração da gravidade (g = 10m/s2)
Posição 1 
QG = ᵧ . Qv ou QG = g . Qm
QG = 10 x 2,5 = 25 N/m3
Posição 2 
QG = ᵧ . Qv ou QG = g . Qm
QG = 10 x 1,3 = 13 N/m3
Posição 3
QG = ᵧ . Qv ou QG = g . Qm
QG = 10 x 0,65 = 6,5 N/m3
Cálculo de velocidade (v):
Posição 1
Área = = = 5 x 10 -4 m
Q = v. A v = = 0,0025 / 5 x 10 -4 v = 5 m/s 
Posição 2
Área = = = 5 x 10 -4 m
Q = v. A v = = 0,0013 / 5 x 10 -4 v = 2,6 m/s 
Posição 3
Área = = = 5 x 10 -4 m
Q = v. A v = = 0,00065 / 5 x 10 -4 v = 1,3 m/s 
Questões
O que é necessário para determinar diretamente a vazão volumétrica?
Para determinarmos a Vazão Volumétrica (Q), é necessário sabermos a velocidade de escoamento do fluido e a área da seção transversal a qual o fluido atravessa.
 O que é necessário para determinar diretamente a vazão em massa? É possível utilizar outro método ou equipamento?
Para determinarmos a Vazão em massa (Qm), é necessário sabermos a velocidade de escoamento do fluido, a área da seção transversal a qual o fluido atravessa e a massa específica do fluido.
Qual a relação entre a vazão em peso e a vazão em massa?
A vazão em peso a e vazão em massa tem a seguinte relação:
Qg = Qm . gravidade
Caso não fosse dada a massa específica do fluido, e somente conhecida a vazão em massa e a vazão em volume, pode-se determinar a massa específica? Justifique.
Sim, Uma vez que:
Qm = ρ.Q , isolando p obtemos: ρ=Qm/Q.
Sabendo que o consumo de água de uma família de 4 pessoas é de 2000 l/dia, quantas horas uma bomba similar ao utilizado no presente experimento (com a válvula 100% aberta) precisaria trabalhar por dia para abastecer um reservatório com capacidade de reservação igual ao consumo de um dia para esta família.
10s -> 25l
x -> 2000l
x = 800s => 0 horas, 13 minutos e 20 segundos
Conclusão
 A vazão é a terceira grandeza mais medida nos processos industriais. As aplicações são muitas, indo desde aplicações simples como a medição de vazão de água em estações de tratamento e residências, até medição de gases industriais e combustíveis, passando por medições mais complexas. A escolha correta de um determinado instrumento para medição de vazão depende de vários fatores, tais como, pressão, temperatura,condutividade, vazão, nível, entre outros.
Referências Bibliográficas
- BRUNETTI, F; Mecânica dos fluidos. Prentice Hall, 2009.
- http://www.ebah.com.br/content/ABAAAApM0AC/relatorio-determinacao-vazao
- http://www.profibus.org.br/files/artigos/Artigo_Vazao_CI_2008.pdf
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