Exp 2 Medidores de Vazão por Obstrução Placa de Orifício

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Laboratório de Mecânica dos Fluidos 
Medidores de Vazão por Obstrução
Bocal e Placa de Orifício
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Autores: Profa. EdleneCenedese, Prof. RogérioGasparetto e Prof. AriathemisBizuti
 
 
Universidade Paulista - UNIP
Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas
 
 
 
 
 
 
 
 
Laboratório de Mecânica dos Fluidos – MF
 
 
 
Medidores de Vazão por Obstrução:
Bocal e Placa de Orifício 
Profa. EdleneCenedese, Prof. RogérioGasparetto e Prof. AriathemisBizuti
Swift/Campinas &Jundiaí 
2013 
UNIP 
Exatas e Tecnológicas 
1 
 
: 
Profa. EdleneCenedese, Prof. RogérioGasparetto e Prof. AriathemisBizuti 
Laboratório de Mecânica dos Fluidos - MF 
Objetivo 
 
O objetivo do experimento é compreender a teoria e a prática dos medidores de vazão 
por obstrução. 
 
 
Introdução 
 
A maioria dos medidores de vazão de restrição (redução de área) para escoamentos 
internos baseiam-se no princípio da aceleração de uma corrente fluida através de alguma 
forma de estreitamento. 
 
 
 
A ideia é que a variação na velocidade leva a uma variação na pressão. Este ∆p pode 
ser medido com a utilização de um medidor de pressão diferencial ou de um manômetro, e a 
vazão inferida a partir de uma análise teórica ou de uma correlação experimental para o 
dispositivo. A separação do escoamento na borda viva da garganta do estreitamento causa a 
formação de uma zona de recirculação. A corrente principal do escoamento continua a acelerar 
após a garganta, formando uma venacontracta na seção e em seguida desacelera para 
preencher o tubo. 
 
A vazão teórica pode ser relacionada com o diferencial de pressão entre duas seções de 
medida pela aplicação das equações da continuidade e de Bernoulli. 
 
Continuidade: � = �� ���� = �� ����� 
 
Bernoulli: 	
 = 	� + ������ = 	� + �� ���� 
 
 
Com isso temos: 
 
 
 
 
 
	� 
 	�
 
 
 
A vazão mássica teórica é dada por:
 
�� ��
 
�� ��ó
 
Porém diversos fatores limitam a utilização dessa equação porque quando a 
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Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas
	� 
 	� = 12����� 
 ���� 
��� = 16������ 
�� = ��������16 
��� = 16��16�� = �������� 
= 12� ���� 
 ��������� �� = 12���� �1 
 ������ 
��� = 2�	� 
 	��� �1 
 �� � ! 
�� = "2�	� 
 	��� �1 
 �� � !#
� �$
 
A vazão mássica teórica é dada por: 
� ��ó%&'( = ���)� = �*2�	� 
 	��� �1 
 �� � ! )� 
� ó%&'( = )�
*1 
 +)� )�$ ,�
-2��	� 
 	�� 
sos fatores limitam a utilização dessa equação porque quando a 
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�
sos fatores limitam a utilização dessa equação porque quando a 
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venacontracta é pronunciada (placa de orifício) a área 2 é desconhecida. Além disso, temos o 
efeito do atrito que prejudica na análise e da posição da tomada de pressão. 
 
Para ajustar essa equação teórica usamos o coeficiente de descarga C obtendo a 
seguinte expressão: 
 
�� %�./ = 0)�
*1 
 +)� )�$ ,�
-2��	� 
 	�� 
 
Sendo β = Dt/D1, então: 
 
�� %�./ = 0)�-1 − �1��-2��	� − 	�� 
�� %�./ = 2)�-2��	� − 	�� 
 
onde K é o coeficiente de vazão e expresso por: 
 
2 ≡
0
-1 − �1��
 
 
A seleção de um medidor de vazão depende de fatores como custo, precisão, 
necessidade de calibração e facilidade de instalação e manutenção. 
 
A vazão mássica rela também pode ser determinada diretamente pela análise de 
volumétrica de um escoamento: 
 
�� %�./ = �� = �
4
∆6
 
 
onde: ρ é a densidade do fluido coletado no tanque [kg]; ϑ é o volume do fluido coletado 
no tanque [m3]; ∆t é o tempo de coleta em [s]. 
 
Com isso podemos correlacionar a análise pelo método matemático e prático obtendo: 
 
 
 
 
 
Procedimento Operacional
 
Para sua segurança e preservação do equipamento, leia com cuidado este item. Em 
caso de dúvida, não hesite em perguntar
 
1. Antes de iniciar qualquer procedimento de teste, observe a montagem do exper
mento e procure entender a função dos vários dispositivos do conjunto;
2. Certifique-se que a válvula de controle de vazão esteja fechada;
3. Ligue bomba; 
4. Deixe que a água escoe por um pequeno intervalo de tempo através da tubulação 
e do medidor e verifique (teste) o funcionamento do diversor e da válvula na extremidade 
da tubulação; 
5. Verifique a operação do cronômetro fornecido e estabeleça um pr
medida do volume da água acumulada no tanque
6. Agora é o momento de retirar as bolhas de ar das mangueiras dos manômetros 
(eventuais bolhas de ar irão provocar erros de medida da diferença de pressão!);
7. O equipamento está pronto para a
zão, igualmente espaçados entre a vazão máxima e uma vazão mínima que você vai e
tabelecer (em função da resolução do manômetro utilizado), e as respectivas pressões 
diferenciais. Utilize uma altura de 30 cm no ta
 
 
Procedimento de Parada
 
1. Certifique-se que a válvula de controle de vazão esteja fechada;
2. Desligue a bomba. 
 
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�
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∆6
= 2)�-2��	� − 	�� 
Procedimento Operacional 
Para sua segurança e preservação do equipamento, leia com cuidado este item. Em 
caso de dúvida, não hesite em perguntar ao professor ou técnico do laboratório.
Antes de iniciar qualquer procedimento de teste, observe a montagem do exper
mento e procure entender a função dos vários dispositivos do conjunto;
se que a válvula de controle de vazão esteja fechada;
Deixe que a água escoe por um pequeno intervalo de tempo através da tubulação 
e do medidor e verifique (teste) o funcionamento do diversor e da válvula na extremidade 
Verifique a operação do cronômetro fornecido e estabeleça um pr
medida do volume da água acumulada no tanque-coletor; 
Agora é o momento de retirar as bolhas de ar das mangueiras dos manômetros 
(eventuais bolhas de ar irão provocar erros de medida da diferença de pressão!);
O equipamento está pronto para a realização dos ensaios. Meça valores de v
zão, igualmente espaçados entre a vazão máxima e uma vazão mínima que você vai e
tabelecer (em função da resolução do manômetro utilizado), e as respectivas pressões 
diferenciais. Utilize uma altura de 30 cm no tanque-coletor. 
Procedimento de Parada 
se que a válvula de controle de vazão esteja fechada;
Desligue a bomba. 
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Para sua segurança e preservação do equipamento, leia com cuidado este item. Em 
ssor ou técnico do laboratório. 
Antes de iniciar qualquer procedimento de teste, observe a montagem do experi-
mento e procure entender a função dos vários dispositivos do conjunto; 
se que a válvula de controle de vazão esteja fechada; 
Deixe que a água escoe por um pequeno intervalo de tempo através da tubulação 
e do medidor e verifique (teste) o funcionamento do diversor e da válvula na extremidade 
Verifique a operação do cronômetro fornecido e estabeleça um procedimento de 
Agora é o momento de retirar as bolhas de ar das mangueiras dos manômetros 
(eventuais bolhas de ar irão provocar erros de medida da diferença de pressão!); 
realização dos ensaios. Meça valores de va-
zão, igualmente espaçados entre a vazão máxima e uma vazão mínima que você vai es-
tabelecer (em função da resolução do manômetro utilizado), e as respectivas pressões 
se que a válvula de controle de vazão esteja fechada; 
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Rascunho para marcar as medidas 
Medida 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
Altura – Tanque (cm) 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 
Tempo (s) 
∆h – Piezômetro (cm) 
 
 
 
Relatório 
a) Apresentar a planilha com os valores medidos da diferença de altura no piezômetro, os 
respectivos volumesde água coletada e tempos de medição, nas unidades de medição; 
b) Apresente em novas planilhas: os valores processados da diferença de pressão (p1-p2), 
vazão real medida (�� %�./), o coeficiente de vazão (K), o coeficiente de descarga (C) e o núme-
ro de Reynolds. As variáveis devem ter unidades do SI; 
c) Apresentar uma curva da correlação entre o coeficiente de descarga com o número de 
Reynolds, C = f(Re); 
d) Verifique a consistência entre as correlações obtidas e os fundamentos; 
e) Comente os resultados encontrados. 
 
 
 
Dados e Constantes 
Atanque = 0,0973 m2; g = 9,8 m/s2; D1 = 1 in e Dt, orifício = ½ in e Dt, bocal = 17,8 mm