hidraulica e hidrologia pratica 5

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AULA DE LABORATÓRIO: PLACA DE ORIFÍCIO 
 
 
 
 
 
Profa. Thaís Cavalheri 
1.1 Objetivo 
Objetivos principais 
 
 Construir a curva característica para uma placa de orifício. 
 
 Construir a curva de calibração para uma placa de orifício. 
1.2 Introdução teórica 
 A placa de orifício é constituída de uma placa fina, com um 
orifício concêntrico, inserida entre flanges de tubulações. 
 Apresenta uma geometria simples e, como consequência, um 
baixo custo inicial e perda de carga elevada, quando 
comparada aos demais medidores de vazão. 
Placa de orifício utilizada para medições de vazão 
Fonte: livro-texto 
1.2 Introdução teórica 
 Uma tomada de pressão é colocada antes da placa e outra 
após a placa. A fim de obter a Q do fluido, aplica-se a equação 
de Bernoulli e a equação da continuidade: 
Desenho esquemático de uma placa de orifício com os pontos de 
tomada de pressão 
Fonte: livro-texto 
1 2H H
2 2 2 2
1 1 2 2 2 1 1 2
1 2
v v v vp p p p
z z
2g 2g 2g
 
      
  
1 2Q Q
2 2
1 1 2 2 1
1
v A
v A v A v
A

    
1.2 Introdução teórica 
 Combinando as duas equações: Bernoulli e Continuidade: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Para o orifício: D2 ≠ D (D  diâmetro do orifício). 
 
2
2 2 2 1 2
2
1 1 2
2 2
2
1
v A (p p )
v 2g
A (p p )
v
2g
A
1
A
  
  
     
  
 
 
 
2 2
2 2
2 2 2 2 2 4
2
1
D D 2. P
Q v A Q v
4 4
D
1
D
  
      
  
     
   
1.2 Introdução teórica 
 D2 (diâmetro da seção contraída) pode ser escrito em função 
do diâmetro do orifício D utilizando o coeficiente de contração 
(Cc). 
 
A vazão teórica (Q2) pode ser transformada em real (Q), 
multiplicando a equação obtida para Q2 por um coeficiente de 
velocidade Cv: 
 
 
 
 
 
2
v c
4
2
c
1
C C D 2. P
Q
4
D
1 C
D
  
 
  
     
   
1.2 Introdução teórica 
Sabendo que o coeficiente de descarga (Cd): 
 
 
 
 
Dessa forma, escreve-se a vazão real (Q) e, consequentemente, 
o coeficiente de descarga (Cd): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Para o orifício: D2 ≠ D (D  diâmetro do orifício) 
 
v c
d
4
2
c
1
C C
C
D
1 C
D


 
  
 
2
d d 2
D 2. P 4Q
Q C C
4 2. PD
  
    
 
1.2 Introdução teórica 
 
 
 Determina-se experimentalmente o Cd, medindo a ΔP na placa 
de orifício e a Q do sistema. 
Em concordância com as equações anteriores, esse coeficiente 
depende da razão D/D1 e do número de Reynolds (Re), 
lembrando que ele pode ser calculado por: 
 
 
 D1 é no ponto (1) e D2 é no ponto (2), esse último diâmetro 
corresponde ao diâmetro da vena contracta, o qual é menor 
do que o diâmetro do orifício D. Nesse cenário, a placa de 
orifício deve-se considerar o coeficiente de contração. 
1 1
e
v D
R



Vena contracta após a passagem de um fluido por uma placa de orifício 
Fonte: livro-texto 
1.3 Materiais utilizados 
a) Bomba hidráulica conectada às de linhas de tubulação. 
b) Registro regulador de vazão ou válvula da instalação. 
c) Recipiente graduado para a medição do volume. 
d) Cronômetro. 
e) Rotâmetro empregado também para as medições de vazão. 
f) Manômetro digital ou manômetro de tubo em U. 
g) Uma placa de orifício posicionada radialmente na seção 
transversal da tubulação da bancada. 
h) Dois pontos de tomada de pressão. 
1.4 Procedimento experimental 
 Etapas para o estudo do levantamento das curvas 
característica e de calibração para uma placa de orifício. 
1. Linha da tubulação com a placa de orifício aberta. 
2. Ligar a bomba e esperar para que o fluxo de água estabilize. 
3. Manômetro digital para a medida da diferença de pressão, 
retirar o ar das mangueiras que o conectam à tubulação. 
4. Com o registro regulador de vazão totalmente aberto, 
calcular a vazão por meio do método volumétrico; também 
pode ser determinada pelo rotâmetro. 
5. Anotar a diferença de pressão. 
6. Repetir os itens 4 e 5 para outras seis diferentes vazões, 
alteradas por meio do registro regulador de vazão. 
1.4 Procedimento experimental 
7. Se o medidor de pressão for um manômetro de tubo em U, 
para cada diferente vazão, anotar os valores de altura h. 
 
8. Realizar todos os cálculos de Q, v1, coeficiente de descarga 
(Cd) e número de Re e completar as tabelas. 
 
9. Consultar o técnico de laboratório: D (diâmetro do orifício da 
placa) e D1 (diâmetro hidráulico da tubulação) utilizados para 
os cálculos do Cd, Q e Re e preencher os valores na tabela 03. 
 
 
 
 
 
 
 
1.4 Procedimento experimental 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Complete seu relatório experimental e bons estudos! 
Volume (m³) Tempo (s) Q (m3/s) h (mm) ΔP (Pa) 
 
 
 
 
Cd v1 (m/s) Re 
 
 
 
 
 
 
 
D1 (m) 
Lembrando que: 
D (m) 
 água (m²/s) 1 x 10-6 
1
1
Q
v
A


ATÉ A PRÓXIMA!