Relatorio lab 1

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UNIVERSIDADE PAULISTA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
Amanda Toledo da Silva RA: C530BI3 Turma: EC5P48
Ana Paula Mendes Gonçalves de Freitas RA: C5347H0 Turma: EC5Q48
Ariel Santos Marcondes da Silva 	 RA: C501BA8 Turma: EC5Q48
Gabriel Henrique de Barro Leite RA: C377783 Turma: EC5Q48
LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA E HIDROLOGIA
MEDIÇÃO DE VAZÕES E PRESSÕES EM CONDUTOS FORÇADOS
São José dos Campos
2017
SUMÁRIO
Introdução-----------------------------------------------------------------------1
Objetivo--------------------------------------------------------------------------1
Fundamentação Teórica------------------------------------------------------1
Desenvolvimento/Procedimento---------------------------------------------5
Testes e Resultados------------------------------------------------------------ 6
Conclusão------------------------------------------------------------------------6
Referências Bibliográficas----------------------------------------------------7
INTRODUÇÃO
		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. 
Estaremos usando condutos com diferentes características para estarmos medindo as vazões e as pressões do fluido
 
OBJETIVO
 Determinar a vazão volumétrica dos tubos do equipamento hidráulico, com ajuda de dois 
componentes (tanque com escala em litros e um cronômetro). Verificar a variação de pressão e vazão do fluido (água) nos tubos de diferentes diâmetros: tubo de 1/2'', tubo de 3/4'' com mola e tubo de 3/4'' sem mola. Identificar em qual deles haverá uma maior perda de carga.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
VAZÃO
	
Define-se vazão como sendo a quantidade volumétrica, mássica ou gravitacional de 
um fluido que passa através de uma seção de uma tubulação ou canal por unidade de 
tempo. 
	A vazão volumétrica é igual ao produto da velocidade do fluido pela área da seção 
transversal da tubulação. As unidades de medida adotadas são geralmente o m³/s, m³/h, 
l/h ou o l/s. 
	A vazão volumétrica pode ser calculada a partir da seguinte equação: 
Qv = vol / t
Onde Qv representa a vazão volumétrica (m³/s), vol é o volume expresso em m³ e
t é o intervalo de tempo para se encher o reservatório.
A vazão mássica é igual ao produto da vazão volumétrica pela densidade do 
fluido, essas vazões pos suem importância fundamental quando se de seja realizar 
medições em função da massa e do peso de uma substância. 
Qm = m/t
Onde Qm representa a vazão mássica (kg/s) m é a massa do fluido (Kg) e t
é o intervalo de tempo para se encher o reservatório.
A vazão em peso se caracteriza pelo peso do fluido que escoa em um 
determinado intervalo de tempo, sendo definida pela equação: 
Qp = γ . Qv ou Qp = g . Qm
Onde Qp representa a vazão em peso (N/s).
Portanto, para se obter a vazão em massa basta multiplicar a vazão em volume 
pelo peso específico do fluido em estudo, o que também pode ser expresso em função 
da velocidade do escoamento e da área da seção do seguinte modo: 
Qp = γ. V.A
CONDUTO FORÇADO
Entende-se por conduto forçado aquele no qual o fluido escoa à plena seção e sob pressão. Muitas vezes os condutos de seção circular são chamados de tubos ou 
tubulações. Um conduto é dito uniforme quando a sua seção transversal não varia com o seu comprimento. 
De modo geral, o escoamento de um fluido não é descrito pelo movimento individual de cada uma de suas partículas, mas é especificado por sua densidade (
ρ) e velocidade de escoamento (V) numa determinada posição e num determinado instante. 
Ao escoar por um conduto forçado, o fluido é submetido a variações de pressão, decorrentes de variação na elevação da tubulação, da velocidade de escoamento ou ainda do atrito do fluido com a face interna da parede do conduto. As perdas distribuídas ocorrem devido ao atrito entre as diversas camadas do escoamento e 
ainda ao atrito entre o fluido e as paredes do conduto (efeito da viscosidade e da rugosidade). A razão entre a perda de carga distribuída (ΔHD) e o comprimento do conduto L, representa o gradiente ou a inclinação da linha de carga e é denominada perda de carga unitária j. 
j=HΔD
						 L
PERDA DE CARGA
O que é Perda de Carga? 
- Perda de carga pode ser definida como sendo a perda de energia que o fluido sofre durante o escoamento em uma tubulação. É o atrito entre o fluido (no nosso caso a água) e a tubulação, quando o fluido está em movimento. É a resistência ao escoamento devido ao atrito entre o fluido e a tubulação, mas que pode ser maior ou menor devido a outros fatores tais como o tipo de fluido (viscosidade do fluido), ao tipo de material do tubo (um tubo com paredes rugosas causa maior turbulência), o diâmetro do tubo e a quantidade de conexões, registros, etc existentes no trecho analisado.
Diversos engenheiros e cientistas da Hidráulica já estudaram as perdas de carga e portanto existem várias expressões que as definem. Mas qualquer que seja o autor e a expressão, podemos determinar quais são as variáveis hidráulicas.
 
4.1.2. Variáveis hidráulicas
I. Comprimento da tubulação ( l )
Quanto maior o comprimento da tubulação, maior a perda de carga. O comprimento é diretamente proporcional à perda de carga. O comprimento é identificado pela letra l 
 
II. Diâmetro da tubulação ( d )
Quanto maior o diâmetro, menor a perda de carga. O diâmetro é inversamente proporcional à perda de carga.
 III. Velocidade ( v )
Quanto maior a velocidade do fluido, maior a perda de carga. 
 
 
IV. Outras variáveis : fator ( f ):
a. Rugosidade
A rugosidade depende do material do tubo. Existem tabelas onde encontramos esses valores em função da natureza do material do tubo.
 
b. Tempo de uso
O tempo de uso, ou seja, a idade do tubo também é uma variável a ser considerada, devido principalmente ao tipo de material que for utilizado (ferro fundido, aço galvanizado, aço soldado com revestimento, etc.). O envelhecimento de um tubo provoca incrustações ou corrosões que poderão alterar desde o fator de rugosidade ou até o diâmetro interno do tubo.
  
c. Viscosidade do fluido
A viscosidade, ou seja, o atrito intermolecular do fluido também influencia a perda de carga em um sistema. Líquidos com viscosidades diferentes vão possuir perdas de cargas distintas ao passar dentro de uma mesma tubulação.
DESENVOLVIMENTO/PROCEDIMENTO
	Inicialmente abriu-se a válvula do tubo de diâmetro 1/2'', enquanto as outras duas válvulas mantinham-se fechadas e ligou-se a bomba d’água do equipamento. Logo após deixou a água escoar livremente que pode ser desviado através da chave jusante do tanque auxiliar de acrílico. 
	Para dar início as medições do tempo de descarga acionaram-se a chave de acionamento rápido juntamente com o cronômetro digital, após um intervalo de tempo de 10 segundos fechou -se a chave instantaneamente com a pausa cronômetro. Anotou-se o tempo e em seguida com o auxilio da régua milimetrada descobriu-se a quantidade em litros do fluido (água) e com a ajuda do manômetro foi também descoberta a pressão no conduto, anotou-se os valores obtidos.
 Este procedimento foi realizado novamente utilizando os tubos de diâmetro 3/4'' com mola e o 3/4'' sem mola, deixando sempre apenas a válvula do tubo em questão aberta e as demais fechadas.
 - Abrir a válvula de tubulação; 
- Fechar as válvulas das demais tubulações; 
- Ligar a bomba do sistema hidráulico; 
- Deixar a água escoar livremente; 
- Fechar a chavejusante do tanque; 
- Cronometrar 10 segundo e fechar a chave jusante do tanque; 
- Determinar o volume de fluido inserido no recipiente acrílico; 
- Realizar a execução mais duas vezes utilizando os demais tubos; 
- Determinar o volume do fluido em m³, a vazão volumétrica em m³/s e em m³/h.
TESTES E RESULTADOS
TABELA CONTROLE DE VAZÕES E PRESSOES NA REDE
	TUBULAÇÃO
	MANOMETRO
	METODO VOLUMETRICO
	ROTAMETRO
	
	Pressão (Pa)
	V(l)
	V(m³)
	t(s)
	Q(m³/s)
	Q(m³/h)
	Q(m³/h)
	SEM MOLA Ø=1/2''
	29,200
	15,5
	15,5*10^-3
	10
	1,6*10^-3
	5,8
	5,25
	
	
	
	
	
	
	
	
	COM MOLA Ø=3/4''
	17,400
	18
	18*10^-3
	10
	1.8*10^-3
	6,5
	6
	
	
	
	
	
	
	
	
	SEM MOLA Ø=3/4''
	10,500
	19,3
	19,3*10^-3
	10
	1.9*10^-3
	7
	7
	
	
	
	
	
	
	
	
CALCULOS
1. TUBULAÇÃO SEM MOLO Ø=1/2'' : Q=V/t	
Q1 (m³/s)= 15,5*10^-3 = 1,6*10^-3 m³/s
	 10
Q1 (m³/h)= 1,6*10^-3 * 3600 = 5,8 m³/h
2. TUBULAÇAO COM MOLA Ø=3/4'' : Q=V/t
Q2 (m³/s)= 18*10^-3 = 1,8*10^-3 m³/s
 10
Q2 (m³/h) = 1,8*10^-3 * 3600 = 6,5 m³/h
3. TUBULAÇÃO SEM MOLA Ø=3/4'' : Q=V/t
Q3 (m³/s)= 19,3*10^-3 = 1,93*10^-3 m³/s
 10
Q3 (m³/h) = 1,93*10^-3 * 3600 = 7 m³/h
CONCLUSÃO
Concluímos através do experimento que quanto menor o diâmetro, maior será velocidade e quanto maior for as obstruções aumentando o atrito entre o fluido e a tubulação ocasionará uma resistência no escoamento na tubulação, e com isso haverá uma maior perda de carga e menor será a vazão volumétrica do fluido. E quanto o maior for o diâmetro, menor será a perda de carga, pois o diâmetro é inversamente proporcional a perda de carga.
Podemos verificar que o tubo de 3/4'' sem a mola sofre menos pressão e tem uma maior vazão em relação aos outros dois tubos.
Observando a tabela no campo do Rotâmetro pode-se concluir que os resultados do experimento realizado ficaram dentro do esperado.
BIBLIOGRAFIA
www.ufrgs.br/medterm/areas/area-ii/vazao_mt.pdf
https://pt.wikibooks.org/wiki/Mecânica.../Cálculo_da_perda_de_carga_em_tubulações
wp.ufpel.edu.br/hugoguedes/files/2013/10/Condutos-Forçados_Perda-de-Carga.pdf
www.escoladavida.eng.br/.../perda_de_carga_tubulacao_singularidades.pdf
www.suzuki.arq.br/unidadeweb/aula3/aula3.htm
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