MEDIDOR DE VAZÃO

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CENTRO UNIVERSITÁRIO FEI
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
EXPERIÊNCIA DO MEDIDOR DE VAZÃO DE FLUXO
Relatório apresentado ao departamento de Engenharia Mecânica do Centro Universitário FEI, como parte dos requisitos de avaliação da disciplina ME4310 – Mecânica dos Fluidos. Solicitado pelo Prof. Sérgio Lopes.
Nomes e registros acadêmicos dos autores: (Grupo: 225-2) – 09/05/2017
Matheus de Paula Viola				- 11.115.089-2
Matheus Rampazzo					- 11.115.135-3
Karla Campaneruti de C. Pinto - 11.215.483-6
Natália Barroso Menezes 				- 15.115.117-2
Caroline S. Abud					- 15.115.199-0
São Bernardo do Campo
2017
RESUMO
Medidores de fluxo de vazão são acessórios em instalações nos quais uma seção de passagem de fluido é reduzida para provocar um aumento de velocidade e consequentemente, uma redução de pressão. A Placa de Orifício e o Tubo de Venturi são os elementos mais usados como medidores de vazão. 
Sabe-se que qualquer estreitamento da passagem pode causar o aumento de velocidade e diminuição na variação da pressão, no entanto, o objetivo é provocar uma passagem coordenada das partículas do fluido, com o objetivo de reduzir perdas de energia por atrito e obter constância na medida do desnível do fluido manométrico, que estará relacionado com a vazão que escoa pela tubulação.
 Nesse experimento iremos compreender a teoria e a prática de um medidor de vazão de uso comum em industrias e laboratórios, e a partir disso construiremos uma curva de calibração de um medidor de vazão (Q = f(h)) e a curva característica universal (CD = f(Re)).
Palavras-chave: medidor, fluxo, Placa de Orifício, Venturi
INTRODUÇÃO E OBJETIVOS
o problema e a motivação para o estudo
O interesse na medição do fluxo de ar e da água é atemporal. O conhecimento da direção e velocidade do fluxo de ar foi uma informação essencial para todos os navegadores antigos, e a capacidade de medir o fluxo de água foi necessária para a justa distribuição de água através de aquedutos de comunidades primitivas como as cidades sumérias, a cerca de 5000 a.C.
A placa de orifício, objeto usado nesse experimento consiste em uma placa de pouca espessura e aplicada em um tubo, mudando a velocidade e como conseqüência provocando uma diferença de potencial. Esse equipamento de controle de vazão é simples, de fácil construção e baixo custo, porém eficazes. Nos Estados Unidos, cerca de 50% dos medidores de vazão utilizam a placa de orifício. Na área industrial tem grande importância na geração de energia, produção de óleo e refino e tratamento e distribuição de água.
objetivos do trabalho
O objetivo desse trabalho é compreender na prática a teoria de um medidor de fluxo de vazão de uso comum (Placa de Orifício ou Tubo de Venturi), e a partir desse construir a curva de calibração de um medidor de vazão (Q = f(h)) e a curva característica universal (CD = f(Re)).
Onde:
Q = vazão em volume
h = desnível do fluido manométrico de um manômetro diferencial
CD = coeficiente de vazão ou de descarga
Re = número de Reynolds
A seção na área reduzida e a seção com maior diâmetro podem transmitir as respectivas pressões para um manômetro diferencial, de tubo “U”, provocando um desnível “h” no fluido manométrico, que será relacionado com a vazão que escoa pela tubulação, podendo, assim, fazer a medida dessa pressão.
CURVA DE CALIBRAÇÃO
Para que o uso do aparelho seja feito, é necessário estabelecer uma função entre a vazão “Q” e o desnível “h”. Faremos então experimentos onde, por meio de um registro, variaremos a vazão na tubulação e observaremos a variação do desnível “h”. 
A vazão será medida pelo volume descarregado num determinado tempo 
(Atanque = 0,546m²)
Assim, obtém-se uma tabela Q = f(h), que deve gerar a “curva de calibração”.
CURVA UNIVERSAL
Para que a curva universal possa ser feita, calcularemos essa curva aplicando a Equação da Energia de (1) e (2), supondo fluido ideal.
H1 = H2
Isolando a variação das velocidades:
Aplicando a equação manométrica no manômetro diferencial:
		
Substituindo na equação anterior:
Pela Equação da Continuidade, para fluido incompressível, temos:
Q1 = Q2
Substituindo a velocidade “v1” na equação:
Obtendo uma expressão para a velocidade da seção (2), que será indicada como velocidade teórica, pois foi obtida a partir da aplicação da equação para fluido ideal. Assim:
Multiplicando esta velocidade pela área da seção mínima do medidor, qualquer que seja, vamos obter a vazão teórica (Qt):
Para determinar a vazão real (Q) será necessário multiplicar a vazão teórica por um coeficiente de correção (adimensional), que pode ser definido pela reação entre as vazões real e teórica, denominado “CD” coeficiente de descarga:
Este coeficiente, por ser adimensional, valerá para todos os medidores de vazão geometricamente semelhantes ao do laboratório, independente das dimensões. Logo, a vazão será calculada por:
Como o objetivo é determinar o valor do coeficiente de descarga “CD”, podemos utilizar a equação acima. Consideraremos as grandezas diferentes do desnível “h” e o “CD” constantes, assim chamaremos de “K” a relação das mesmas:
Então, podemos reduzir a expressão para:
O valor de CD, além de função do tipo de medidor de vazão, pode ser função da viscosidade do fluido, representada pelo número de Reynolds.
Por ser um adimensional, o valor de CD pode ser utilizado para o dimensionamento de medidores de vazão, geometricamente semelhantes ao do laboratório, para os quais não se tenha a curva de calibração.
FÓRMULAS ESPECÍFICAS PARA OS MEDIDORES DE LABORATÓRIO
Nossa experiência foi feita com o uso da Placa de Orifício, então utilizaremos as equações:
	
	D1
	D2
	D0
	
	mm
	Mm
	Mm
	Orifício
	40,9
	-
	29,8
*
O EXPERIMENTO
Tabela de rascunho
	Exp. MED. VAZÃO
	Tabela Rascunho
	Grandezas
	Δh
	t
	h
	Unidades
	mm
	s
	mm
	1
	200
	39,8
	540
	2
	200
	45,35
	410
	3
	200
	55,62
	217
	4
	200
	75,28
	163
	5
	200
	102,84
	82
	6
	0
	0
	0
Fonte: Autor
TABELA DE DESENVOLVIMENTO
	Exp. MED VAZÃO
	 Tabela Desenvolvimento
	
	
	
	
	Grandezas
	
	T
	Q
	h
	CD
	V1
	Re1
	Unidades
	Cm
	S
	L/s
	mm
	--
	m/s
	--
	1
	20
	39,8
	2,74
	540
	
	
	211600
	2
	20
	45,35
	2,41
	410
	
	4,61
	184400
	3
	20
	55,62
	1,96
	287
	
	3,35
	134000
	4
	20
	75,28
	1,45
	163
	
	2,90
	116000
	5
	20
	102,84
	1,06
	82
	
	2,06
	82400
	6
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	Medidor tipo: Placa de orifício
	
	
	
	 K=
	
	
	
DADOS LEVANTADOS
Cálculo para o 1º ensaio
 = 2,74. m³/s
 
CURVA DE CALIBRAÇÃO
Fonte: Autor
CONCLUSÕES FINAIS
A partir do estudo do experimento, podemos concluir que o cálculo da vazão do fluxo é de extrema importância para a engenharia, e que essa importância foi percebida a muitos anos atrás, principalmente em relação ao uso da Placa de Orificio, por ser de baixo custo e boa eficiência.
4. BIBLIOGRAFIA
Professores Brunetti, Coquetto e Sérgio Lopes Apostila de Laboratório de Mecânica dos Fluidos - Centro Universitário FEI - 2016
http://br.omega.com/prodinfo/medidores-de-vazao.html
http://www.wika.com.br/flc_op_flc_fl_flc_ac_pt_br.WIKA