Relatório curva vazão volumétrica x variação de pressão

Prévia do material em texto

Alexandre Couto da Fonseca 
Carlos Roberto da Silva Rodrigues 
Carlos Vinícius Dias dos Reis 
Jó Henrique C. Vieira 
Samuel Silva de Oliveira 
 
 
Relação entre Variação de Pressão e Vazão Volumétrica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cabo Frio, 2017 
Alexandre Couto da Fonseca – Matrícula: 201401046797 
Carlos Roberto da Silva Rodrigues – Matrícula: 201408070723 
Carlos Vinícius Dias dos Reis – Matrícula: 201509087842 
Jó Henrique C. Vieira – Matrícula: 201603037934 
Samuel Silva de Oliveira – Matrícula: 201512811599 
 
 
 
 
 
Variação de Pressão e Vazão Volumétrica 
 
 
Relatório técnico apresentado como 
requisito parcial para obtenção de 
aprovação na disciplina Hidráulica, 
no Curso de Engenharia Civil, na 
Universidade Estácio de Sá. 
 
 
 Prof. Dr.: Marcelo Silva. 
 
 
 
 
 
Cabo Frio, 2017 
RESUMO 
Este trabalho apresenta a metodologia e os procedimentos realizados em laboratório 
para a obtenção dos dados necessários para calcular-se a relação entre a variação de 
pressão e a vazão volumétrica durante o escoamento de um fluido. O objetivo deste é 
demonstrar como os experimentos foram realizados e, através dos devidos cálculos, 
elaborar um gráfico demonstrativo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sumário 
1 Introdução ..................................................................................................................................... 1 
2 Desenvolvimento.......................................................................................................................... 1 
2.1 Objetivo .................................................................................................................................. 2 
2.2 Metodologia ........................................................................................................................... 2 
2.3 Procedimentos Experimentais ............................................................................................. 3 
2.3.1 Materiais utilizados ........................................................................................................ 3 
2.3.2 Procedimentos realizados ............................................................................................. 3 
2.4 Resultados ............................................................................................................................. 4 
3 Conclusão: .................................................................................................................................... 5 
Referências bibliográficas: ............................................................................................................. 5 
 
1 
 
1 Introdução 
 A mecânica dos fluidos é o ramo da mecânica que estuda o comportamento 
físico dos fluidos e suas propriedades. Os aspectos teóricos e práticos da mecânica 
dos fluidos são de fundamental importância para a solução de diversos problemas 
encontrados habitualmente na engenharia, sendo suas principais aplicações 
destinadas ao estudo de escoamentos de líquidos e gases, máquinas hidráulicas, 
aplicações de pneumática e hidráulica industrial, sistemas de ventilação e ar 
condicionado, além de diversas outras aplicações. 
A hidrodinâmica estuda o comportamento de fluidos (líquidos e gases) em 
movimento. Esse movimento pode ocorrer de modo que a velocidade do fluido varie, 
como nas corredeiras ou cachoeiras, ou permaneça constante, ou seja, em cada ponto 
cada partícula do fluido tem a mesma velocidade (regime estacionário ou 
permanente). 
2 Desenvolvimento 
A vazão é o volume de determinado fluido que passa por uma determinada 
seção de um conduto livre ou forçado, por uma unidade de tempo. Ou seja, vazão é a 
rapidez com a qual um volume escoa. Vazão corresponde à taxa de escoamento, ou 
seja, a quantidade de material transportado através de uma tubulação, 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. 
Q =
V
t
 (Eq. 1) 
 Pressão Diferencial é a diferença entre duas pressões, sendo representada 
pelo símbolo Δp. Essa diferença de pressão normalmente é utilizada para medir 
vazão, nível, pressão etc. 
A pressão diferencial é produzida por vários tipos de elementos primários 
colocados na tubulação de forma tal que o fluido passe através deles. A sua função é 
aumentar a velocidade do fluido, diminuindo a área da seção em um pequeno 
comprimento para haver uma queda de pressão. A vazão pode então ser medida a 
partir desta queda. 
 
2 
 
2.1 Objetivo 
Utilizar o conhecimento teórico para obter, através de cálculos, a curva 
referente à relação entre a variação de pressão e a vazão volumétrica observada ao 
longo do escoamento de um fluido em um sistema cíclico. 
 
2.2 Metodologia 
Para a coleta dos dados, foram realizados experimentos no laboratório de 
Hidráulica da Universidade Estácio de Sá – Campus Cabo Frio com o uso de um 
painel hidráulico que possui um circuito cujo duto se divide em duas ramificações A e 
B durante o trajeto e torna a ser apenas um duto antes de terminar. No circuito há um 
medidor da vazão, em L/min, conectado a um ponto do duto único, que permite a 
regulagem para variadas vazões. Conectados a cada uma das ramificações, há dois 
manômetros que medem a pressão exercida pelo líquido em mmH2O. Em cada 
ramificação, há um registro de passagem do fluido. Assim, mede-se a relação entre 
essas duas grandezas em diferentes situações, dependendo da posição dos registros. 
As unidades de medidas adotadas nos cálculos foram litros por minuto (L/min) para a 
vazão volumétrica e mmH2O para a variação de pressão. 
 
Figura 1 - Painel hidráulico 
3 
 
 No experimento em questão, foi utilizada água (adotada como incompressível). 
No procedimento realizado, foram adotadas as vazões de 0,2 L/ min, 0,6 L/min e 1,0 
L/min. Para cada vazão adotada, medem-se as pressões nos manômetros conectados 
às ramificações em três situações distintas: 
1) Dutos A e B abertos; 
2) Apenas o duto A aberto; 
3) Apenas o duto B aberto; 
Dessa forma, foram calculadas as variações de pressão (Δp) em cada 
situação. Com esses dados coletados, pode ser elaborada uma curva referente à 
relação entre a vazão volumétrica (Q) e a variação de pressão (Δp) em cada situação. 
2.3 Procedimentos Experimentais 
2.3.1 Materiais utilizados 
• Painel Hidráulico 
• Régua 
2.3.2 Procedimentos realizados 
• Adotar uma vazão e inseri-la no painel hidráulico. 
• Abrir o registro no equipamento, a fim de que o fluido escoa pelos dois dutos. 
• Com o auxílio de uma régua (apenas para alinhamento), medir as pressões 
nos dois manômetros; 
• Calcular a diferença entre as pressões coletadas; 
• Fechar o registro B; 
• Conferir se a vazão inicial permanece o mesmo e ajustá-la se necessário; 
• Medir as pressões nos dois manômetros; 
• Calcular a diferença entre as pressões coletadas; 
• Abrir o registro B e fechar o registro A; 
• Conferir se a vazão inicial permanece o mesmo e ajustá-la se necessário; 
• Medir as pressões nos dois manômetros; 
• Calcular a diferença entre as pressões coletadas; 
• Repetir o procedimento utilizando outra vazão. 
 
 
 
4 
 
2.4 Resultados 
 
Tabela 1 - vazão volumétrica x variação de pressão 
Q (L/min) ΔpAB (mmH2O) ΔpA (mmH2O) ΔpB (mmH2O) 
Q1 = 0,2 142 – 74 = 68 141 – 75 = 66 144 – 73 = 71 
Q2 = 0,6 141 – 75 = 66 137 – 80 = 57 144 – 73 = 71 
Q3 =1,0 138 – 78 = 60 128 – 88 = 40 144 – 73 = 71 
 
 
 
Curva 1 - Relação entre vazão volumétrica e variação de pressão 
Q = 0,2; Δp = 68
Q = 0,6; Δp = 66
Q = 1; Δp = 60
Q = 0,2; Δp = 66
Q = 0,6; Δp = 57
Q = 1; Δp = 40
Q = 0,2; Δp = 71
Q = 0,6; Δp = 71 Q = 1; Δp = 71
35
40
45
50
55
60
65
70
75
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Δ
p
 (
m
m
H
2
O
)
Q (L/min)
Variação de pressão x Vazão volumétrica
A e B abertos A aberto B aberto
5 
 
3 Conclusão: 
Por meio do experimento, pôde-se observar o padrão da diferença entre 
pressões em pontos diferentes de um duto, quando a área da seção transversal variou 
em três situações distintas. Observou-se que houve variação maior desta diferença 
quando apenas o duto A estava aberto e houve menor variação (praticamente nula) 
quando apenas o duto B estava aberto. Esta é uma situação curiosa, visto que ambos 
os dutos possuem o mesmo comprimento. 
Referências bibliográficas: 
• RODRIGUES, Luiz Eduardo Miranda J. Mecânica dos Fluidos: Aula 1 – 
Definição de Mecânica dos Fluidos, Sistema de Unidades. Disponível em 
<http://www.cidepe.com.br/index.php/br/impressao-detalhes?produto=2162& 
experimentos=1>. Acesso: 15 abril 2017. 
• Vazão. Dicionário da Construção Civil. Disponível em < http://www.ecivilnet. 
com/dicionario/o-que-e-vazao.html>. Acesso em: 15 abril 2017. 
• CASSIOLATO, César; ORELLANA, Evaristo. Medição de Vazão. Disponível 
em < http://www.smar.com/newsletter/marketing/index40.html>. Acesso em: 15 
abril 2017. 
• COELHO, Marcelo Saraiva. Técnicas de Medição de Pressão. Disponível em 
< http://www.dca.ufrn.br/~acari/Sistemas%20de%20Medida/SLIDES%20INST 
RINSTRUMEN%20PRESSAO.pdf>. Acesso em: 15 abril 2017. 
• Capítulo 7: Medição de Vazão. Disponível em <ftp.demec.ufpr.br/disci 
plinas/TM117/Arquivos%20Hélio/Cap-7-Vazão.pptx>. Acesso em: 15 abril 
2017.