RELATÓRIO–BALANÇO DE ENERGIA EM TUBO VENTURI

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
TQ 083 – FENÔMENOS DE TRANSPORTE EXPERIMENTAL I
ANNA PAULA GOCHE
RELATÓRIO – PRÁTICA 6
BALANÇO DE ENERGIA EM TUBO VENTURI
TURMA F
Professor: Fernando Augusto Pedersen Voll
Curitiba-PR
Setembro de 2017
1 INTRODUÇÃO 
O tubo de Venturi foi desenvolvido em 1791 pelo cientista italiano Venturi, esse dispositivo é utilizado como medidor de vazão ou de velocidade em uma tubulação. Consiste em reduzir a seção do escoamento, o que provoca um aumento de velocidade e uma queda da pressão. A variação da pressão entre pontos com diferentes áreas é medido através de um líquido manométrico. 
O tubo de Venturi é um ótimo medidor de vazão, possui uma elevada precisão para medição, também devido sua superfície interna lisa são autolimpantes, outros benefícios desse dispositivo é que eles podem medir grandes escoamentos de líquidos em tubulações grandes, e possui uma baixa perda de carga do escoamento da tubulação.
O esquema do tubo de Venturi é representado pelo figura 1.
 
Figura 1- esquema do tubo de Venturi
2 MATERIAIS E MÉTODOS
No tubo de venturi utilizado no experimento, estavam acoplados oito manômetros em U, para cada um deles foi anotados para uma vazão menor e para uma vazão maior a diferença de altura manométrica, para que fosse possível calcular as energias potencial e cinética. Primeiramente escrevemos o balanço de energia para o tubo venturi:
 (1)
Considerando que a energia potencial e a perda de carga são desprezíveis em relação às outras grandezas, o balanço fica da seguinte forma:
 (2)
A energia cinética é dada pela seguinte equação:
 (3) 
E a variação da energia de pressão pela seguinte equação:
 (4)
Onde é a velocidade em cada ponto, e é obtida através da equação: 
 (m/s) (5) 
Tendo que: 
A vazão mássica é dada por:
 (Kg/s) (6)
Tendo que c é a constante do aparelho que ajusta a perda de carga e tem valor de 0,985.
A área da seção transversal é dada por:
 (7)
A densidade em cada ponto é dada por:
 (8)
Aonde K é o coeficiente de expansão adiabática e tem valor de 1,4. E é a densidade no ponto 1 e é calculada pela equação:
 (9)
– pressão no ponto 1 em Pa
M– massa molar 28,9g/mol
R – constante dos gases 8,314m3.Pa/mol.K
– temperatura no ponto 1 ( Tamb + 10oC) em K
 (10)
– pressão atmosférica medida no dia do experimento em Pa
– densidade da água 1000 Kg/m3
g–aceleração da gravidade em 9,81 m/s2
– variação da altura no manômetro em m
Com as equações (1) a (10) podemos calcular a variação de energia cinética e a variação de energia de pressão.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os valores do diâmetro e do comprimento do tubo venturi, já haviam sido fornecidos, os dados coletados durante o experimento foram a variação das alturas
manométricas, primeiro para uma vazão menor e depois para uma para uma vazão maior. Foram medidas também a pressão barométrica (688 mmHg) e a temperatura ambiente (22°C). Esses dados estão na tabela 1.
Tabela 1- Dados do comprimento L, do diâmetro D, e variação de altura com uma vazão menor , e variação de altura com uma vazão maior .
	X
	L(m)
	D(m)
	
	 
	1
	0
	0,053
	0,032
	0,075
	2
	0,036
	0,049
	0,028
	0,065
	3
	0,057
	0,039
	0,020
	0,028
	4
	0,078
	0,031
	-0,04
	-0,078
	5
	0,100
	0,025
	-0,15
	-0,325
	6
	0,132
	0,033
	-0.04
	-0,080
	7
	0,150
	0,036
	-0,020
	-0,050
	8
	0,193
	0,040
	-0,01
	-0,03
Com esses dados foi calculado a equação (5), (7), (8) e (10). Os resultados para a vazão menor estão anotados na tabela 2 e para a vazão maior na tabela 3.
Tabela 2 - Cálculos das equações (5), (7), (8) e (10) para a vazão menor
	
	
	
	
	12,96948057
	0,002206183441
	1,048961376
	92038,92
	15,17799641
	0,00188574099
	1,048641917
	91999,68
	23,97408985
	0,001194590607
	1,048002882
	91921,2
	38,1189312
	0,000754767635
	1,043205136
	91332,6
	59,11137516
	0,0004908738521
	1,034386251
	90253,5
	33,63846913
	0,0008552985999
	1,043205136
	91332,6
	28,22236631
	0,00101787602
	1,044805363
	91528,8
	22,84263183
	0,001256637061
	1,04560511
	91626,9
Os resultados das equações (6) e (9) para a vazão menor são:
m°=0,03001398774 Kg/s
1,04896 Kg/m3
Tabela 3 - Cálculos das equações (5), (7), (8) e (10) para a vazão maior
	
	
	
	
	12,88214204
	0,002206183441
	1,052393109
	92460,75
	15,08262619
	0,00188574099
	1,051595432
	92362,65
	23,87599014
	0,001194590607
	1,048641917
	91999,68
	38,09723432
	0,000754767635
	1,040161995
	90959,82
	59,71900256
	0,0004908738521
	1,020293819
	88536,75
	33,62450321
	0,0008552985999
	1,040001731
	90940,2
	28,18879266
	0,00101787602
	1,042404654
	91234,5
	22,79791354
	0,001256637061
	1,044005372
	91430,7
Os resultados das equações (6) e (9) para a vazão menor são:
m°=0,04382257244 Kg/s
 1,05239Kg/m3
 
Agora com esses dados podemos calcular a variação de energia cinética e a variação de energia de pressão para a vazão maior e para a vazão menor.
Tabela 4- Variações de energia cinética e potencial para a vazão menor e para a maior
	(vazão menor)
	(vazão menor)
	(vazão maior)
	(vazão maior)
	0
	0
	0
	0
	31,08207442
	-37,41412908
	66,0510626
	-93,25146115
	203,2747789
	-112,2765965
	433,7640019
	-438,8982462
	642,4227448
	-675,2054057
	1379,76594
	-1434,55267
	1662,973624
	-1714,008219
	3649,905195
	-3786,571136
	481,6695896
	-675,2054057
	1035,436677
	-1453,41657
	314,1472671
	-487,2752942
	674,7844962
	-1170,762732
	176,7892012
	-393,4181268
	379,7540132
	-982,6884603
Com os dados da tabela 4 podemos plotar um gráfico da variação de energia cinética e variação de energia de pressão em função do comprimento L.
Gráfico 1 -variação de energia cinética e variação de energia de pressão em função do comprimento L.
Somando a variação de energia cinética com a variação de energia de pressão para encontrar a energia mecânica, obtemos:
 Tabela 5 - Variação da energia mecânica 
	(vazão menor)
	(vazão maior)
	0
	0
	-6,33205466
	-27,20039855
	90,9981824
	-5,1342443
	-32,7826609
	-54,78673
	-51,034595
	-136,665941
	-193,5358161
	-417,979893
	-173,1280271
	-495,9782358
	-216,6289256
	-602,9344471
4 CONCLUSÃO
Observando o gráfico nota-se que quando a variação de energia cinética aumenta a variação de energia de pressão diminui, mas quando calculamos a energia mecânica, vemos que ela é diferente de zero, ou seja, ela não se conserva, conclui-se então, que a perda de carga não é desprezível como havíamos considerado.
5 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
Fox, Robert; Mcdonald, Alan T. Introdução à mecânica dos fluidos, Rio de janeiro: LTC, 2014. 8a ed.