EXPERIMENTO: DETERMINAÇÃO DA VAZÃO

Prévia do material em texto

INSTITUTO UNIFICADO DE ENSINO SUPERIOR OBJETIVO
FACULDADE OBJETIVO
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
1º EXPERIMENTO: DETERMINAÇÃO DA VAZÃO
(PROCESSO DIRETO)
LOCAL: AV. T-02, Nº 1.993 – SETOR BUENO
PROF.º: JOÃO GUILHERME
GRUPO:
VINÍCIUS NUNES – R.A.: 02290002652
JANAÍNA FRANCISQUINO – R.A.: 02290003889
LAYANE GALVÃO – R.A.: 02290003161
ADRIANO AUGUSTO – R.A.: 02290003854
GOIÂNIA
08/03/2014
SUMÁRIO
Introdução -----------------------------------------------------------------------03
Objetivo --------------------------------------------------------------------------04
Equipamentos -------------------------------------------------------------------05
Procedimento --------------------------------------------------------------------06
Cálculos ---------------------------------------------------------------------------07
Resultados ------------------------------------------------------------------------09
Conclusão -------------------------------------------------------------------------11
Referências Bibliográficas -----------------------------------------------------12
INTRODUÇÃO
A medição de vazão pelo método direto consiste na determinação do tempo necessário para encher em um determinado recipiente de volume conhecido. Este método é aplicável para pequenas vazões (Q10 L/s). Para que toda a água aflua para o recipiente, às vezes torna-se necessário a construção de um pequeno dique de terra a fim de que o recipiente possa entrar livremente à jusante do dique; neste caso a água é conduzida ao recipiente através de uma calha qualquer (telha, pedaço de tubo, bambu, etc.).
O método volumétrico para medição de vazões parte da própria definição de vazão: volume escoado na unidade de tempo. Assim, medindo-se o volume que se escoou durante certo período de tempo, obtém-se a vazão média durante esse tempo. Para a medição dos volumes utilizam-se tanques convenientemente aferidos; e para a medição do tempo utilizam-se cronômetros. As técnicas utilizadas variam muito com a natureza do problema e com a precisão desejada. O método mais simples consiste em dispor de cronômetro, com atuação manual, e de um tanque aferido.
Em um recipiente hidráulico, percebe-se que há um paralelogramo de base quadrada cujo volume conhecido é o produto das arestas. Em outras palavras, de acordo com as suas dimensões, a cada um centímetro do volume que o fluido (água) sobe no recipiente corresponde a um litro de altura, ou seja, a cada pedaço do fluido que enche é igual a um centímetro equivalente a um litro.
OBJETIVO
O objetivo do ensaio de laboratório é medir a vazão em um sistema de tubos, com ajuda de dois equipamentos (tanque com escala em litros e um cronômetro), através do método volumétrico, cujo processo direto é viável somente para pequenas vazões.
EQUIPAMENTOS
1) Módulo hidráulico;
2) Recipiente acrílico, em escala de litros;
3) Tubos;
4) Cronômetro;
5) Fluido: água.
PROCEDIMENTO
- Abrir a válvula de tubulação;
- Fechar as válvulas das demais tubulações;
- Ligar a bomba do sistema hidráulico;
- Deixar a água escoar livremente;
- Fechar a chave jusante do tanque;
- Cronometrar e anotar o tempo para elevação da colina d’água;
- Determinar o volume de fluido inserido no recipiente acrílico;
- Realizar a execução 10 vezes;
- Determinar a vazão volumétrica pela fórmula: Q = V/t.
CÁLCULOS
Em relação ao processo direto, o método volumétrico baseia-se no tempo gasto para que um determinado fluxo de água ocupe um recipiente com volume conhecido. Para calcular a vazão volumétrica utiliza-se a seguinte fórmula:
Onde:
Q = vazão volumétrica, em m³/h
V = volume conhecido, em l (litros)
t = tempo gasto, em s (segundos)
Após realizar 10 vezes esse procedimento, calcula-se a média desses repetições dividindo pela quantidade de realizações, como observa a seguinte fórmula:
Onde:
M = média das vazões volumétricas
= vazão em volume de fluido
A medição de vazão inclui no seu sentido mais amplo, a determinação de quantidades de líquidos, gases e sólidos que passa por um determinado local na unidade de tempo; podem também ser incluídos os instrumentos que indicam a quantidade total movimentada, num intervalo de tempo.
A quantidade total movimentada pode ser medida em quantidades de volume (litros, m³, cm³, mm³, galões, pés cúbicos) ou em unidades de massa (g, kg, toneladas, libras). A vazão instantânea é dada por uma das unidades acima, dividida por uma unidade de tempo (litros/min, m³/hora, galões/min). No caso de gases e vapores, a vazão instantânea pode ser expressa, em kg/h ou em m³/h. Quando se mede a vazão em unidades de volume, devem ser especificadas as “condições base” consideradas. Assim, no caso de líquidos é importante indicar que a vazão se considera “nas condições de operação”, ou a 0 °C, 20 °C, ou a outra temperatura qualquer.
Como o volume do recipiente hidráulico está em litros, calcula-se a regra de três, cujo um metro cúbico tem mil litros, para transformar em metros cúbicos. Por outro lado, como o tempo está em segundos, precisa transformar em horas, utilizando o mesmo cálculo do volume. Após obter os resultados, calcula-se o valor em metros cúbicos dividindo pelo valor em horas. Observa-se a seguir:
Onde:
x = valor em metros cúbicos
y = valor em horas
Sendo assim, após realizar 10 vezes esse procedimento encontra-se o resultado, expressa em m³/h. Os resultados obtidos da vazão volumétrica deverão estar próximos de 4,5 m³/h, segundo o padrão.
RESULTADOS
Em ensaio de laboratório, é necessário anotar os dados cronometrados e a medição de volume do recipiente hidráulico. Observa-se a seguinte tabela:
	
Experimento – Determinação da Vazão
	-
	t (s)
	V (l)
	1º
	5,10
	6,4
	2º
	3,88
	4,25
	3º
	2,97
	3,20
	4º
	1,77
	2,0
	5º
	3,87
	4,3
	6º
	3,05
	3,6
	7º
	2,38
	2,9
	8º
	2,33
	2,6
	9º
	5,37
	6,5
	10º
	12,25
	14,5
Em seguida, utiliza-se a fórmula da vazão volumétrica, cujo volume conhecido é dividido pelo tempo gasto dentro do recipiente hidráulico. Observa os seguintes resultados obtidos na tabela abaixo:
	
Vazão Volumétrica
	-
	Q (l/s)
	Q (m³/h)
	1º
	1,25
	4,5
	2º
	1,09
	3,92
	3º
	1,08
	3,88
	4º
	1,13
	4,06
	5º
	1,11
	3,99
	6º
	1,18
	4,24
	7º
	1,22
	4,39
	8º
	1,12
	4,03
	9º
	1,21
	4,35
	10º
	1,18
	4,24
Como a vazão volumétrica está em litros por segundo, descrito na tabela acima, precisa transformar em metros cúbicos por hora. Para transformá-lo é necessário multiplicar por 3,6 e/ou utilizar a regra de três, como comentado anteriormente.
Após os cálculos feitos durante o ensaio de laboratório, deve-se calcular a média das dez vazões volumétricas, como mostra a seguir:
Média das Vazões Volumétricas
CONCLUSÃO
Conclui-se que a determinação da vazão é de grande importância para o engenheiro civil, pois conforme foi visto durante o ensaio de laboratório tem como a finalidade de quantificar a vazão disponível para projetos de irrigação, controlar a vazão em volume de água de irrigação a ser aplicada em projetos (racionalizar o uso da água) e quantificar a vazão disponível para acionar uma roda d’água ou carneiro hidráulico. Sendo assim, a escolha do método depende do volume do fluxo de água, das condições locais, do custo (existem equipamentos caros e outros simples e baratos) e da precisão desejada.
Em outras palavras, a vazão é a terceira grandeza mais medida nos processos industriais. As aplicações são muitas, indo desde aplicações simples como a medição de vazão de água em estações de tratamento e residências, até medição de gases industriais e combustíveis, passando por medições mais complexas. A escolha correta de um determinado instrumento para medição de vazão depende de vários fatores. Dentre estes, pode-se destacar: exatidão desejadapara a medição, tipo de fluido (líquido ou gás, limpo ou sujo, número de fases, condutividade elétrica, transparência, etc.), condições termodinâmicas (por exemplo, níveis de pressão e temperatura nos quais o medidor deve atuar), espaço físico disponível. A medição de vazão de fluidos sempre esteve presente em nosso dia-a-dia como, por exemplo, o hidrômetro de uma residência, o marcador de uma bomba de combustível nos veículos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- http://www.ebah.com.br/content/ABAAAApM0AC/relatorio-determinacao-vazao
- http://www.profibus.org.br/files/artigos/Artigo_Vazao_CI_2008.pdf
- http://www.deg.ufla.br/site/_adm/upload/file/6_Aula%20pratica%206.pdf
- http://www.youblisher.com/p/19097-Tetsts/
- http://www.ebah.com.br/content/ABAAAejIUAA/hidrometria-medicao-vazao
- https://www.google.com.br/