medidas de pressão

Prévia do material em texto

LABORATÓRIO DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE - ENGENHARIA CIVIL
Medidas de Pressão
1
SUMÁRIO
1.0 INTRODUÇÃO 4
2.0 OBJETIVO 4
3.0 DESCRIÇÃO TEÓRICA 4
3.1 Manômetro de Bourdon 4
3.2 Piezômetro 5
3.3 Manômetro tubo em U 6
4.0 MATERIAIS E PROCEDIMENTOS 7
4.1 Materiais 7
4.2 Procedimentos 7
5.0 ANÁLISE DOS RESULTADOS 8
6.0 CONCLUSÃO 1
3REFERÊNCIAS 1
4
2
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Esquema de um Manômetro de Bourdon. 5
Figura 2: Representação de um Piezômetro 6
Figura 3: Montagem do Experimento 8
Figura 4: Esquema da Placa de Orifício 1
0
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Medidas Experimentais 8
Tabela 2: Medidas de Pressão 1
2
3
1.0 INTRODUÇÃO 
O Presente relatório faz referência ao experimento realizado no dia 25 de
agosto de 2016, no laboratório de Fenômenos de Transporte, sob orientação da
Professora Mª e Dra Ana Paula. Teve como intuito o conhecimento de alguns medidores
de pressão, bem como, saber utilizá-los, isto é, fazer a leitura da pressão medida. 
2.0 OBJETIVO
Medir a pressão em diferentes pontos do sistema de escoamento para diferentes
vazões, usando os seguintes medidores de pressão: piezômetro, manômetro tubo em U e
manômetro de Bourdon.
3.0 DESCRIÇÃO TEÓRICA
Os instrumentos para medição de pressão podem ser classificados seguindo as
categorias que seguem:
 Baseados na gravidade: barômetros, manômetros, pistão de peso morto.
 Deformação elástica: tubo de bourdon, diafragma, extensômetro (stain-gage) 
 Comportamento de gases: compressão de gás (McLeod), condutância térmica 
(Pirani), impacto molecular (Knudsen), ionização, condutividade térmica, etc. 
 Saída elétrica: resistência (Bridgman), extensômetro, capacitivo, piezoelétrico, 
LVDT, freqüência de ressonância, etc.
No presente relatório, serão abordados três tipos de medidores de pressão:
Manômetro de Bourdon, Piezômetro e o Manômetro Tubo em U.
3.1 Manômetro de Bourdon
A medição da pressão assume grande importância na indústria sendo o
manômetro de Bourdon uma das soluções mais frequentemente utilizadas. A patente
original deste medidor data de 1852, tendo sido registada por E. Bourdon. Abaixo pode-
se observar um esquema de um manômetro de Bourdon.
4
Figura 1: Esquema de um Manômetro de Bourdon.
O manômetro de Bourdon consiste em um tubo com seção oval, que poderá
estar disposto em forma de "C", espiral ou helicoidal, tem uma de suas extremidades
fechada, estando a outra aberta à pressão a ser medida.Com a pressão agindo em seu
interior, o tubo tende a tomar uma seção circular resultando um movimento em sua
extremidade fechada. Esse movimento através de engrenagens é transmitido a um
ponteiro que irá indicar uma medida de pressão em uma escala graduada.
3.2 Piezômetro
O piezômetro consiste num simples tubo de vidro que, ligado ao reservatório,
permite medir diretamente a carga de pressão. A Figura 2 mostra a representação de um
piezômetro.
5
Figura 2: Representação de um Piezômetro
O piezômetro possui três defeitos que tornam seu uso limitado.
1- A altura h, para pressões elevadas e para líquidos de baixo peso específico, será 
muito alta. Sendo assim, o aparelho só serve para pequenas pressões.
2- Não se pode medir pressão de gases, pois eles escapam sem formar a coluna h.
3- Não se pode medir pressões efetivas negativas, pois nesse caso haverá entrada 
de ar para o reservatório, em vez de haver a formação de coluna h.
3.3 Manômetro de tubo em U
O Manômetro tubo em U pode ser construído facilmente, e lê a diferença de
pressão entre dois pontos desconhecidos, portanto, uma diferença monométrica. Nessa
situação, conhecendo-se as massas específicas dos fluidos envolvidos, o manômetro em
de tubo em U não necessita de calibração para ler diferenças de pressão. 
Trata-se de um instrumento histórico, pois serviu a Boyle para determinar a
pressão estática de fluidos, em 1662. Empregado para medidas de pressão de fluidos em
regime permanente e em condições controladas, é um instrumento padrão para as
pressões na faixa de 2.54 milímetros de coluna d'água (cerca de 25 Pa) até 0.7 MPa,
com incertezas que variam de 0,02 a 0,2 % da leitura. 
6
4.0 MATERIAIS E PROCEDIMENTOS
Descrição de materiais e procedimentos utilizados para realização do
experimento.
4.1 Materiais
 Bancada do laboratório de Fenômenos de Transporte;
 Piezômetro;
 Manômetro tubo em U;
 Manômetro de Bourdon.
4.2 Procedimentos
Primeiramente, com a bancada do laboratório montada, a bomba foi ligada,
sendo possível medir a pressão no ponto 1 com o manômetro de Bourdon em kgf/cm²,
no ponto 2, relativo a placa de orifício, com o manômetro tudo em U em coluna de
mercúrio e por fim, os pontos 3,4 e 5 com o piezômetro em coluna de água.
Posteriormente, alterou-se a vazão para uma mais baixa, mexendo apenas na
válvula após a bomba, e não na válvula na saída do tanque (antes da bomba). Com uma
nova vazão, novas medidas de pressão foram encontradas para cada tomada de pressão,
os valores foram reunidos na tabela 1.
Para cada tomada de pressão, identificou-se o ponto de tomada de pressão, o
tipo de medidor e a pressão medida em altura de coluna de fluido e no Sistema
Internacional (SI). A montagem do experimento, isto é, a forma com que a bancada
estava montada, está ilustrada abaixo:
7
Figura 3: Montagem do Experimento
5.0 ANÁLISE DOS RESULTADOS
Conforme feito nos procedimentos, foi encontrado os seguintes valores:
Tabela 1: Medidas Experimentais
8
V
azão
Tomada
de Pressão
Medidor Medidas
Experimentais
M
ais alta
Ponto 1 Manômetro
de Bourdon 
0,8 Kgf/cm²
Ponto 2 Manômetro
Tubo 
em U
h1 = 710 mm
h2 = 390 mm
Ponto 3 Piezômetro Não foi
possível medir
Ponto 4 Piezômetro 1315 mm
coluna de água
Ponto 5 Piezômetro 965 mm
coluna de água
M
ais Baixa
Ponto 1 Manômetro
de Bourdon
1 Kgf/cm²
Ponto 2 Manômetro
Tubo 
em U
h1 = 690 mm
h2 = 410 mm
Ponto 3 Piezômetro Não foi
possível medir
Ponto 4 Piezômetro 1260 mm
coluna de água
Ponto 5 Piezômetro 960 mm
coluna de água
Ponto 1: 
Vazão mais alta: a medida experimental foi dada em Kgf/cm² (tabela 1) para transformar
no Sistema Internacional, isto é N/m², tem-se:
1Kgf /cm2=98066,5N /m ²
0,8Kgf /cm2=78453,2N /m ²
Para saber a Carga de Pressão: 
P=γH2O .h
78453,2N /m ²=10000.h
h=7,84532m
Vazão mais baixa: a medida experimental foi dada em Kgf/cm² (tabela 1) para
transformar no Sistema Internacional, isto é N/m², tem-se:
1Kgf /cm2=98066,5N /m ²
Para saber a Carga de Pressão: 
P=γH2O .h
98066,5N /m ²=10000.h
h=9,80665m
Ponto 2: para a placa de orifício, é necessário fazer a equação manométrica, que
dependerá da altura h, correspondente a variação das medidas experimentais (tabela 1).
9
Figura 4: Esquema da Placa de Orifício
Vazão mais alta: 
h=(710−390 )mm
h=(320)mmHg
h=0.320m
Equação Manométrica:
P1+γHg .( x+h)−γHg .x=P2
P1+γHg .x−γHg . x+γHg .h=P2
P2−P1=γHg .h
P2−P1=136000(0,32)
P2−P1=43520N /m ²
Vazão mais baixa: 
h=(690−410 )mm
h=(280)mmHg
h=0.280m
Equação Manométrica:
P1+γHg .( x+h)−γHg .x=P2
P1+γHg .x−γHg . x+γHg .h=P2
P2−P1=γHg .h
P2−P1=136000(0,28)
10
P2−P1=38080N /m ²
Ponto 3: A coluna de água atingiu o ponto máximo do piezômetro, tanto com a vazão 
mais alta quanto com a mais baixa, não sendo possível fazer a leitura. 
Ponto 4 
Vazão mais alta: a leitura do piezômetro foi de 1315 mm de coluna de água, que
corresponde a 1,315 m de coluna de água (m.c.a) para saber a Pressão, tem-se:
P=γH2O .h
P=10000. 1,315
P=13150N /m ²
Vazão mais baixa: a leitura do piezômetro foide 1260 mm de coluna de água, que
corresponde a 1,26 m de coluna de água (m.c.a) para saber a Pressão, tem-se:
P=γH2O .h
P=10000. 1,26
P=12600N /m ²
Ponto 5:
Vazão mais alta: a leitura do piezômetro foi de 965 mm de coluna de água, que
corresponde a 0,965 m de coluna de água (m.c.a) para saber a Pressão, tem-se:
P=γH2O .h
P=10000. 0,965
P=9650N /m ²
11
Vazão mais baixa: a leitura do piezômetro foi de 960 mm de coluna de água, que
corresponde a 0,96 m de coluna de água (m.c.a) para saber a Pressão, tem-se:
P=γH2O .h
P=10000.0,96
P=9600N /m ²
Tabela 2: Medidas de Pressão
12
V
azão
To
mada de
Pressão
Medido
r
Medidas
Experimentais
Car
ga de
Pressão
P
ressão
(SI)
M
ais alta
Po
nto 1
Manôm
etro de Bourdon 
0,8
Kgf/cm²
h =
7,84532
m.c.a
7
8453,2
N/m²
Po
nto 2
Manôm
etro Tubo em U
h1 = 710
mm
h2 = 390
mm
h =
320 mmHg
4
3520
N/m²
Po
nto 3
Piezôm
etro 
Não foi
possível medir
- -
Po
nto 4
Piezôm
etro
1315 mm
coluna de água
1,3
15 m.c.a
1
3150
N/m²
Po
nto 5
Piezôm
etro
965 mm
coluna de água
0,9
65 m.c.a
9
650
N/m²
M
ais
Baixa
Po
nto 1
Manôm
etro de Bourdon
1
Kgf/cm²
9,8
0665 m.c.a
9
8066,5
N/m²
Po
nto 2
Manôm
etro Tubo em U
h1 = 690
mm
h2 = 410
mm
h =
280 mmHg
3
8080
N/m²
Po
nto 3
Piezôm
etro
Não foi
possível medir
- -
Po
nto 4
Piezôm
etro
1260 mm
coluna de água
1,2
6 m.c.a
1
2600
N/m²
Po
nto 5
Piezôm
etro
960 mm
coluna de água
0,9
6 m.c.a
9
600
N/m²
6.0 CONCLUSÃO
A pressão foi medida em diferentes pontos, exceto pelo ponto 3 (três) onde não
foi possível fazer a leitura. Pode-se concluir neste presente relatório, que as medidas de
pressão variam diretamente de acordo com a vazão de água na bomba, ou seja, quanto
maior a vazão, maior a pressão no sistema e vice-versa. 
Percebe-se também, que na tomada de pressão do ponto 01 (um) com a vazão
mais baixa, a leitura de pressão nesse ponto se eleva. Isso ocorre devido à válvula que
controla a vazão estar à frente do ponto de leitura de pressão, ou seja, a válvula estando
com menor vazão implica numa pressão maior nessa parte do sistema. 
 
13