hidraulica e hidrologia pratica 1

Prévia do material em texto

AULA DE LABORATÓRIO: TUBO DE PITOT 
 
 
 
 
 
Profa. Thaís Cavalheri 
1.1 Objetivo 
Objetivo geral 
 Obter o diagrama de velocidades em uma seção transversal 
do tubo de escoamento. 
Figura: padrão simétrico da velocidade do fluido, nos pontos 
acima e abaixo em relação ao ponto médio do diâmetro do tubo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Perfil da velocidade da água em uma tubulação de 
40 mm de diâmetro, determinado com um tubo de 
Pitot 
Fonte: a autora 
1.2 Introdução teórica 
 O tubo de Pitot é um dispositivo empregado para medir a 
velocidade de fluidos em escoamento permanente. 
 Na figura a seguir é mostrado um tipo de tubo de Pitot 
empregado para medição de velocidade de água em 
uma tubulação. 
 
 
 
 
 
Fonte: livro-texto 
Tubo de Pitot 
1.2 Introdução teórica 
 Pressão estática: pressão sob a qual a partícula do fluido 
está submetida. 
 
 
 Pressão dinâmica: aumento de pressão quando o fluido em 
movimento é parado. 
 
 
 Pressão de estagnação: fluido em escoamento é desacelerado 
até a velocidade zero. Definida como sendo a soma da 
pressão estática com a pressão dinâmica, ou seja: 
 
 
 
 
 
estáticap p
dinâmica
v²
p
2
 

estagnação estática dinâmicap p p 
1.2 Introdução teórica 
 Desenho esquemático do tubo de Pitot, com detalhes sobre os 
pontos de tomada de pressão. 
 Tubo de Pitot é posicionado no sentido do escoamento a fim 
de perturbar o mínimo possível o escoamento local. 
 
 
 
 
O ponto A corresponde ao ponto de 
estagnação, para o qual a velocidade do 
fluido é nula 
Fonte: livro-texto 
1.2 Introdução teórica 
Considerando o tubo de Pitot conectado a um manômetro de 
tubo em U, ao aplicar a equação de Bernoulli aos pontos 1 e 2: 
 
 
 
p1 e p2: pressões estática e de estagnação 
z1 e z2: posições em relação ao PHR 
v1 e v2: velocidades nos pontos 1 e 2 
2 2
1 1 2 2
1 2
v p v p
z z
2g 2g
    
 
Fonte: livro-texto 
1.2 Introdução teórica 
 Como z1 = z2 e v2 = 0 (ponto de estagnação), isolando a v1 na 
equação anterior, tem-se: 
 
 
 
 Portanto, medindo-se a pressão de estagnação e a pressão 
estática, é possível determinar a velocidade local do 
escoamento com um tubo de Pitot. 
 É importante destacar que análise apresentada aplica-se 
somente a escoamentos incompressíveis. 
 Para elevados valores de velocidade, os efeitos de 
compressibilidade se tornam relevantes e outros fenômenos 
devem ser considerados. 
2 1 2 1
1
(p p ) (p p )
v 2g 2
 
   
 
1.2.1 Introdução teórica: aplicações do tubo de Pitot 
Utilizados tanto em laboratórios quanto pela indústria, as 
principais vantagens de tubos de Pitot são: 
 medições com boa precisão; 
 não possuem partes móveis; 
 simples de usar e instalar; 
 não apresentam perdas de carga considerável. 
 
Fonte: livro-
texto 
1.3 Materiais utilizados 
a) Bomba hidráulica conectada ao conjunto de linhas de tubulação. 
b) Registro regulador de vazão. 
c) Recipiente graduado para a medição do volume. 
d) Cronômetro. 
e) Rotâmetro. 
f) Manômetro digital ou manômetro de tubo em U. 
g) Tubo de Pitot posicionado radialmente na seção transversal da 
tubulação da bancada. 
h) Dois pontos de tomada de pressão, com a tomada de pressão 
estática na parede da tubulação e a outra tomada 
correspondendo à pressão de estagnação. 
1.4 Procedimento experimental 
Etapas para o estudo do levantamento do perfil de velocidade 
da água, determinado com um tubo de Pitot: 
1. Certificar-se que somente a linha da tubulação que 
encontra-se o tubo de Pitot está aberta. 
2. Ligar a bomba e esperar para que o fluxo de água preencha 
toda a tubulação e estabilize. 
3. Estipular as posições em que serão tomadas as medições 
de diferença de pressão. 
4. Anotar na tabela 01 presente no relatório experimental todas 
as posições em que serão tomadas as diferenças de 
pressão, conforme o diâmetro da sua tubulação. 
5. Por meio do controlador de posição do tubo de Pitot, 
posicioná-lo no ponto mais baixo da tubulação. 
1.4 Procedimento experimental 
 
 
 
 
Posição (mm) h (mm) (P2 – P1) (Pa) v1 (m/s) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Volume do tanque (m³) 
Tempo (s) 
Vazão (m³/s) 
1.4 Procedimento experimental 
6. Manômetro digital para a medida da diferença de pressão, 
retirar o ar das mangueiras que o conectam à tubulação. 
7. Calcular a vazão por meio do método volumétrico. 
8. Anotar na tabela 02 do roteiro experimental o valor referente 
ao volume de água acumulado no tanque e o tempo 
decorrido para esse acúmulo. 
9. Iniciar as medições com o tubo de Pitot posicionado no 
ponto mais baixo da tubulação e, para cada posição, anotar a 
diferença de pressão. Preencher a tabela 01. 
10. Se o medidor de pressão for um manômetro de tubo em U, 
para cada posição adotada pelo tubo de Pitot, preencher a 
tabela 01 com os valores de altura h. 
1.4 Procedimento experimental 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Complete seu relatório experimental e bons estudos! 
Posição (mm) h (mm) (P2 – P1) (Pa) v1 (m/s) 
 
 
 
Volume do tanque (m³) 
Tempo (s) 
Vazão (m³/s) 
ATÉ A PRÓXIMA!