relatório 3 - Calibração de medidores de vazão

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ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA
Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba
Av. Monsenhor Martinho Salgot, nº 560 – Bairro Areão
CEP: 13414-040 – Piracicaba SP
Fone: (019) 3421-4982
Prática 03
Calibração de Medidores de Vazão
	André Rosaboni Fernandez
	201200700
	Carlos Eduardo Vaz
	201200697
	Daniel Rodrigues Carlos
	201200716
Piracicaba
2014
ÍNDICE
1. OBJETIVO 3
2 INTRODUÇÃO	3
 2.1. Conceitos físicos para medição de vazão 
	3
2.2. medidores de vazão
______________________________________________________6
3. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS	7
4. Resultados Obtidos	8
5. Conclusão	16
5. Bibliografia	16
1- OBJETIVO 
Este trabalho visa o estudo de medidores de vazão, de escoamento em tubos cilíndricos, que baseiam-se na perda de carga que ocorre em uma redução de secção da tubulação,medidores são o diafragma e o Venturi, Registrar a indicação no manômetro diferencial e medir a quantidade de massa recolhida no reservatório da balança .
2 – INTRODUÇÃO
Vazão pode ser definida como sendo a quantidade volumétrica ou mássica de um fluido que 
escoa através de uma seção de uma tubulação ou canal por unidade de tempo. 
 
Vazão Volumétrica – É definida como sendo a quantidade em volume que escoa através de certa 
secção em um intervalo de tempo considerado. As unidades volumétricas mais comuns são: m3/s, m3/h, l/h, l/min, GPM (galões por minuto), Nm3/h (normal metro cúbico por hora), SCFH (normal pé cúbico por hora), entre outras.
 , onde: V = volume, t = tempo, Q = vazão volumétrica. 
Vazão mássica – É definida como sendo a quantidade em massa de um fluido que escoa através de certa secção em um intervalo de tempo considerado. As unidades de vazão mássica mais utilizadas são: kg/s, kg/h, t/h, lb/h
 , onde: m = massa, t = tempo, Qm = vazão mássica
2.1. Conceitos físicos para medição de vazão 
 
 Para medição de vazão se faz necessário rever alguns conceitos relativos a fluidos, pois os 
mesmos influenciam na vazão de modo geral. A seguir, os principais deles: 
 
 
• Calor Específico 
 Define-se calor específico como o quociente da quantidade infinitesimal de calor fornecido a 
uma unidade de massa de uma substância pela variação infinitesimal de temperatura resultante deste aquecimento. 
Na prática, temos: A quantidade de calor necessária para mudar a temperatura de 1 grama de 
uma substância em 1ºC. 
 
• Viscosidade 
 
É definida como sendo a resistência ao escoamento de um fluido em um duto qualquer. Esta 
resistência provocará uma perda de carga adicional que deverá ser considerada na medição de vazão. 
 
• Número de Reynolds 
 Número adimensional utilizado para determinar se o escoamento se processa em regime laminar ou turbulento. Sua determinação é importante como parâmetro modificador do coeficiente de descarga. 
 , onde : v – velocidade (m/s) D – diâmetro do duto (m) υ- viscosidade cinemática (m2/s) 
 
• Distribuição de Velocidade em um Duto 
 Em regime de escoamento no interior de um duto, a velocidade não será a mesma em todos os pontos. Será máxima no ponto central do duto e mínima na parede do duto. 
 
 
• Regime Laminar 
 É caracterizado por um perfil de velocidade mais acentuado, onde as diferenças de
velocidades são maiores 
 
 Figura 1: Perfil de Velocidades em regime laminar 
 
 
• Regime Turbulento 
 
É caracterizado por um perfil de velocidade mais uniforme que o perfil laminar. Suas diferenças de velocidade são menores 
Figura 2: Perfil de Velocidade em regime turbulento 
2.2-) medidores de vazão 
Medidor de vazão é um dispositivo que nos fornece a quantidade, em massa ou em volume, que passa por uma secção em um intervalo de tempo.
O método mais direto de se obter a vazão é o método das pesagens, que consiste em colher uma medida de volume ou massa em certo intervalo de tempo.
O rotâmetro (Figura 01) é um medidor de vazão de área variável que baseia-se no efeito causado pela força de arrasto para deslocar o “flutuador” para cima, que permanece girando no centro do tubo devido a entalhes, quando há um escoamento ascendente. E deste modo, indicar a vazão através de uma escala colocada estrategicamente no tubo transparente de modo a permitir a leitura direta.
Figura 03 - Esquema de um rotâmetro.
Outros tipos de medidores são os de escoamento interno com redução de secção. O princípio de funcionamento destes medidores fundamenta-se na aplicação da equação de Bernoulli. Destaca-se entre estes medidores, o diafragma, o bocal e o Venturi.
O diafragma consiste num disco com um orifício concêntrico ao conduto cilíndrico, com duas tomadas de pressão como na Figura 04.
Figura 04 - Esquema de uma tubulação com diafragma.
O Venturi consiste em uma secção reduzida denominada garganta onde chega uma tubeira convergente e sai uma tubeira divergente, com um manômetro diferencial ligado aos dois anéis piezométricos (um na garganta e outro em uma secção de mesmo diâmetro que o tubo), conforme a Figura 05.
Figura 05 - Esquema do Venturi.
O bocal é um aparelho semelhante ao Venturi diferindo deste apenas por não ter o tubeira divergente e é muitas vezes denominado Venturi tipo curto.(Figura 04.a). E devido a essa ausência de orientação do jato na saída suas perdas globais são muito maiores, entretanto seu custo é mais barato que o medidor Venturi.
3-) Procedimento Experimental
Esta experiência consiste basicamente em:
- Regular o registro de controle do fluxo de água na máxima vazão;
- Diminuir esta vazão inicial progressivamente de modo a obtermos 5 medições de vazão(tanto para o Diafragma e para o Venturi) com intervalos na variação da coluna de mercúrio aproximadamente iguais;
- Registrar a indicação no manômetro diferencial e medir a quantidade de massa recolhida no reservatório da balança num certo intervalo de tempo a ser cronometrado, para estas 5 vazões(tanto para o Diafragma e para o Venturi). 
4-) Resultados Obtidos:
Dados:
Diafragma:
Q = ;	
Q=Vazão;v=velocidade;t=tempo do balde embaixo da vazão.
	Experiências
		V (l)
	
	T(s)
	Q(m³/s)
	1
	11
	8,41
	1,3033 x 
	2
	17
	4,53
	3,7528 x 
	3
	15
	2,88
	5,2083 x 
	4
	16
	2,36
	6,7797 x 
	5
	18
	1,83
	9,8360 x 
=10000
	Experimento
	Experimento
	
	
	
	
	1
	1
	14,2
	13,8
	0,4
	504
	2
	2
	14,9
	13,1
	1,8
	2268
	3
	3
	16,2
	11,6
	4,6
	5796
	4
	4
	17,2
	10,7
	6,5
	8190
	5
	5
	20,4
	7,5
	12,9
	16254
D = 78 mm, d= 52,32 mm;
A = 2,149113269 x ;
p = 1000 kg/;
Calculo para achar o :
Q = 
	Experimento
	
	1
	1,125773804
	2
	0,819897555
	3
	0,711799207
	4
	0,779460698
	5
	0,802716963
Cálculo para achar a velocidade da vazao da água:
	EXPERIMENTO
	(m/s)
	1
	0,0868
	2
	0,2500
	3
	0,3469
	4
	0,4512
	5
	0,6552
Cálculo do número de Reynolds:
= Viscosidade linematica
	Experimento
	
	1
	6770,4 
	2
	19500,0
	3
	27058,2 
	4
	35193,6 
	5
	51105,6 
	Experimento
	
	
	1
	1,125773804
	6770,4
	2
	0,819897555
	19500,0
	3
	0,711799207
	27058,2
	4
	0,779460698
	35193,6
	5
	0,802716963
	51105,6 
Um gráfico Re x 
Venturi:
Q = ;	
Q=Vazão;v=velocidade;t=tempo do balde embaixo da vazão.
	Experiências
		V (l)
	
	T(s)
	Q(m³/s)
	1
	4,5
	9,2
	0,4891 x 
	2
	11
	6,83
	1,6105 x 
	3
	12
	3,80
	3,1579 x 
	4
	11,5
	2,82
	4,0780 x 
	5
	10
	1,92
	5,2083 x 
=10000
	Experimento
	Experimento
	
	
	
	
	1
	1
	15
	13
	2
	2520
	2
	2
	14,9
	13,1
	1,8
	2268
	3
	3
	14,6
	13,4
	1,21512
	4
	4
	15,8
	12,2
	3,6
	4536
	5
	5
	17,9
	8,9
	9
	11340
D = 33 mm, d= 25,5 mm;
A = 0,5107051557 x ;
p = 1000 kg/;
Calculo para achar o :
Q = 
	Experimento
	
	1
	0,426591455
	2
	1,480655295
	3
	3,55579928
	4
	2,650855176
	5
	2,141431684
Cálculo para achar a velocidade da vazao da água:
	EXPERIMENTO
	(m/s)
	1
	0,5718
	2
	1,8830
	3
	3,6922
	4
	4,7679
	5
	6,0895
Cálculo do número de Reynolds:
= Viscosidade linematica
	Experimento
	
	1
	18869,4 
	2
	62139,0
	3
	121842,6 
	4
	157340,7 
	5
	200953,5 
	Experimento
	
	
	1
	0,426591455
	18869,4
	2
	1,480655295
	62139,0
	3
	3,55579928
	121842,6
	4
	2,650855176
	157340,7
	5
	2,141431684
	200953,5
Um gráfico Re x 
5-)CONCLUSAO 
A medida mais direta que podemos fazer para a vazão é pelo método das pesagens. Entretanto, em muitos casos é difícil desviar o escoamento para a retirada de uma amostra do fluido.
Visto as dificuldades matemáticas em se obter a vazão, através da utilização dos tubos de Pitot, os medidores de vazão apresentam grande importância no estudo de escoamentos em condutos cilíndricos.
O Venturi, bem como o bocal e o diafragma, não fornece uma leitura direta da vazão, no entanto esta pode ser obtida a partir da leitura de um manômetro diferencial e um cálculo relativamente simples.
6-)BIBLIOGRAFIA
 Fox, Robert W. / McDonald, Alan T.;
Introdução à Mecânica dos Fluidos;
3ª ed.; Ed. Guanabara S.A.; 1988.
Victor L. Streeter. / E. Benjamin Wylie.;
 Mecânica dos Fluidos; 7ª ed. ; Ed. Mc Graw Hill.