Experimento sobre tubo Venturi

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Laboratório de Sistemas Mecânicos 1 
Relatório Técnico
4ª Experiência: Tubo de Venturi
Curso: Projetos - Noite 2° Semestre 2017	 Grupo: 732
Nomes: Eber Cosme Chaves	 Matricula: 15210372
 Erik Moreno dos Santos Matricula: 17209906
 Roberto Tsutomu Onishi Junior Matricula: 17108734
 
2° Experimento – Tubo de Venturi
Objetivo
Através de um equipamento experimental para fins acadêmicos, comparar valores de vazão teóricos e experimental para verificar a validade das equações aplicadas à Venturi para medida de vazão. Visualizar aspectos gerais e princípios de funcionamento do tubo de Venturi.
Embasamento Teórico
Em 1797, o físico italiano Giovanni Battista Venturi (1746-1822) demonstrou o chamado efeito Venturi, onde um fluido em movimento dentro de um conduto fechado diminui sua pressão ao aumentar sua velocidade. Tal efeito explica-se pelo princípio de Bernoulli e o princípio de continuidade de massa. Com isso, podem-se obter valores de vazão a partir das medidas de diferença de pressão dadas pelo tubo de Venturi. A explicação do por que ocorre diferença de pressão inicia-se pela equação de Bernoulli, que pode ser escrita da seguinte forma:
p1 + ½ ρ.v12 = constante
Os termos dessa equação são:
p = Pressão exercida pelo fluido;
ρ = massa específica do fluido;
v = Velocidade de escoamento.
Aplicando essa equação para duas regiões distintas de um tubo, por onde escoa um fluido, teremos:
p1 + ½ ρ.v12 = p2 + ½ ρ.v22 
A chamada equação da continuidade nos mostra que quanto menor for a área de escoamento de um fluido, maior será a sua velocidade.
(1)
h
Hg
H
2
O
D
2
(2)
D
1
Primeiro calcula-se a velocidade teórica na seção (2) para obter dados, e em seguida calcular e velocidade teórica na seção (1):
Calcula-se a vazão teórica (Qt):
Em posse dos valores das vazões teórica e real, calcula-se o coeficiente de vazão (Cd):
E por fim calcula-se o numero de Reynolds:
Croqui do equipamento:
O experimento, foi realizado no Laboratório de SM 1 da Faculdade de Tecnologia de São Paulo, onde contamos, com os seguintes equipamentos:
Equipamento acadêmico para Venturi, balde, barra de alumínio, calculadora, bloco de anotações de dados, caneta, borracha...
Procedimento Experimental
O equipamento utilizado para procedimento se constituía de um reservatório retangular com um conjunto hidráulico.
O reservatório é dividindo por uma placa com vertedouro, usado para medir a vazão e também como descarregador de excesso de fluído, este permitia o retorno do fluído para o reservatório, mantendo assim o nível. Ao mesmo estava acoplado um piezômetro. Da secção de sucção emergia um conduto de que se estendia até a bomba do conjunto, responsável por fornecer energia ao fluído, transmitia o movimento por meio de flanges e um eixo na horizontal que por sua vez, se acoplava ao sistema. Passando pela bomba o fluido seguia até encontrar o tubo de Venturi, equipamento utilizado para a medição de velocidade e vazão por meio da variação de pressão. Ao longo do conjunto estavam localizadas duas válvulas, a primeira de retenção se encontrava logo acima da bomba, que executava a função da válvula de segurança, embora não fosse a mais adequada para a função, com os devidos cuidados seu uso satisfazia fins didáticos. A segunda válvula de retenção, se encontrava acima do conduto de retorno do sistema, agora do tipo gaveta por rosca que antes de iniciar o procedimento devia ser aberta, ela era responsável por não permitir o retorno do fluido pelo conjunto quando desligado.
Para o procedimento se fez necessário inicialmente 4 integrantes: um para o acionamento geral do sistema, um para o acionamento do conjunto, um para o acionamento da válvula de retenção próxima a bomba, e um posicionado ao lado do motor a fim de controlar o “tranco” do motor gerado ao ligar por se encontrar solto do conjunto, unido ao conjunto apenas pelo seu eixo de transmissão e apoiado em suportes pela carcaça. O procedimento se iniciou com o acionamento geral do sistema, o acionamento do conjunto deveria ser feito de maneira simultânea, com a abertura da válvula de retenção, para simular de fato a válvula de segurança. Após o acionamento do conjunto e abertura da válvula o processo demandava três integrantes: um acompanhando o manômetro, um acompanhando o piezômetro e um gerenciando a válvula de retenção do retorno do fluido. O Procedimento se desenvolveu até o limite de pressão suportado pelo sistema, a pressão era controlada por meio da válvula de retenção e constatada por meio da coluna de mercúrio no tubo U. Com a válvula totalmente aberta os integrantes calcularam de maneira equidistante a variação da altura do mercúrio para que fossem feitas medições suficientes. Com os valores da altura o responsável pela válvula deveria o mais rápido possível com o auxílio do responsável pelo manômetro, atingir a pressão desejada e efetuar a medição no piezômetro, essa que deveria ser feita após alguns instantes para estabilizar o nível novamente. Após a documentação do nível do piezômetro os alunos deveriam buscar a nova pressão e repetir o procedimento. Sem reiniciar o sistema, o procedimento se repetiu por outras quatro vezes.
Levantamento de dados
	
	h (mm)
	Qr (m3/h)
	1
	24
	5,3
	2
	20
	4,9
	3
	16
	4,5
	4
	12
	3,8
	5
	8
	3,2
Memorial de cálculos
Velocidade teórica (2) v2t
Média de v2t
Desvio padrão de vt
Velocidade teórica (1) v1t
Média de v1t
Desvio padrão de vt
Vazão teórica (Qt)
Média de Qt
Desvio padrão de Qt
Média de Qr
Desvio padrão de Qr
Erro percentual relativo entre as vazões
Coeficiente de vazão (Cd)
Média de Cd
Desvio padrão de Cd
Diferença de pressão (p1-p2)
Média da diferença de pressão (p1-p2)
Desvio padrão da diferença de pressão (p1-p2)
Número de Reynolds
Média de Reynolds
Desvio padrão de Reynolds
Resultados
	
	v1 (m/s)
	v2(m/s)
	Qt (m3/h)
	Cd
	P1-p2 (kgf/m2)
	Reynolds
	1
	0,80
	2,56
	6,87
	0,77
	302,40
	78.905,69
	2
	0,73
	2,34
	6,27
	0,78
	252,00
	72.030,71
	3
	0,65
	2,09
	5,61
	0,80
	201,60
	64.426,22
	4
	0,56
	1,81
	4,86
	0,78
	151,20
	55.794,75
	5
	0,46
	1,48
	3,97
	0,81
	100,80
	45.556,22
Gráficos
Cd x Reynolds
Qr x h
6
5
4
3
2
1
30
25
20
1
5
10
5
Conclusão e comentários 
Bibliografia
Mecânica dos fluidos - Franco Brunetti
Notas de Aula (SM – I Fatec São Paulo)
Prof. Armando e Antônio Celso Duarte