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Placa de Orifício SM I Grupo 721

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FATEC - SP - Faculdade de Tecnologia São Paulo 
 
Departamento de Mecânica 
Disciplina: Sistemas Mecânicos I - Laboratório 
Professor Antonio Celso 
 
RELATÓRIO de ATIVIDADE de LABORATÓRIO 
 
 
Título da Atividade: Placa de Orifício – Medidor de Vazão 
 
 
Turma: 072 
Grupo: 721 
 
 
 
 
Área de Concentração: 
Tecnologia Mecânica 
 
 
 
 
São Paulo 
10 Semestre de 2017 
Número Nome Assinatura 
16114693 Tiago Botelho da Rocha 
 
 
 
 
 
 
 
Índice 
1. Objetivo ........................................................................................................................ 3 
2. Embasamento Teórico ........................................................................................... 3 
3. Croquis da instalação ............................................................................................ 4 
4. Procedimento Experimental .................................................................................. 5 
5. Levantamento de Dados ..................................................................................... 5 
6. Memorial de Cálculos .......................................................................................... 6-9 
7. Resultados Obtidos .............................................................................................. 10 
8. Conclusão ............................................................................................................. 11 
9. Comentários .......................................................................................................... 11 
10. Bibliografia ............................................................................................................ 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PLACA DE ORIFÍCIO 
 
1. Objetivo 
 
O objetivo desta experiência é determinar o fluxo aplicando-se a equação de 
Bernoulli para obter-se uma equação para a vazão de um fluido qualquer, através do 
reservatório com orifício de diâmetro de 8,00mm instalado na parte inferior do 
recipiente, afim de observar o escoamento do fluido, neste caso, usamos H2O, afim de 
determinar, através da equação de Bernoulli, as velocidades teóricas e relacionamos 
com a velocidade real para obtermos os coeficientes de descargas. 
 
Os motivos para empregar tal tipo de fluído são as vantagens que apresenta: 
simplicidade, custo relativamente baixo, ausência de partes móveis, pouca 
manutenção, instrumentação externa, etc. 
 
 
2. Embasamento Teórico 
 
Medidores de vazão por obstrução de área são aplicados para medir 
escoamentos de fluidos em tubulações. Entre os medidores de vazão por obstrução de 
área estão os medidores Venturi, a placa de orifício e o bocal. 
 
Nesses dispositivos a vazão é obtida medindo-se a diferença de pressão do 
escoamento do fluido entre seções convenientes do escoamento. Isto é, a diferença de 
pressão de duas seções do escoamento no medidor é proporcional à vazão que escoa 
por ele. A diferença de pressão é produzida por efeitos inerciais - a aceleração do 
escoamento devido à obstrução do escoamento (por exemplo, a redução de área da 
garganta do venturi). 
 
A maioria dos medidores de escoamentos internos (exceto o elemento de 
escoamento laminar) é baseada na aceleração da corrente fluida através de alguma 
forma de bocal ou furo. O deslocamento do fluido nas bordas vivas provoca a formação 
de uma zona de recirculação. A corrente principal continua a acelerar-se a partir da 
garganta do furo para formar a contração e depois volta a desacelerar-se e encher o 
conduto. A seção de escoamento passa por seu valor mínimo, as linhas de corrente são 
essencialmente retas e a pressão é uniforme em todos os pontos da corrente. 
 
Combinando as equações e isolando a velocidade temos a equação. 
 
Sendo que a vazão teórica é dada pela equação. 
 
 
A velocidade da equação é obtida considerando que não haja nenhuma perda e, 
portanto, essa velocidade é a máxima que pode ocorrer no local da constrição. A 
corrente de fluido continua se contraindo após a obstrução, e a área da veia contraída é 
menor do que a área de escoamento da obstrução. 
 
3. Croqui da Instalação 
 
 
 
 
 
4. Procedimento Experimental 
 
Antes de realizar o experimento, foi apresentado como seria todo procedimento 
para a experiência e que dados deveríamos coletar para se chegar no resultado 
esperado. Uma breve revisão sobre a teoria, então nos dirigimos a parte experimental. 
No reservatório havia um orifício que foi destampado, então o fluido começou a sair 
pelo orifício, e formava uma curva que podemos observar através de uma placa com 
valores de X e Y. Após o reconhecimento do experimento, adaptamos todo o sistema 
do fluido para um regime de escoamento permanente, para que seu nível não baixasse 
e pudéssemos ter uma medição exata. 
 
O primeiro procedimento foi colocar o sistema em REP, anotou-se o X e Y da 
placa e preparamos a leitura de tempo através de um cronometro, no mesmo instante 
em que se tampava o orifício, fazendo com que o nível da água no reservatório se 
elevasse, marcou o tempo definido em determinado espaço, obtivemos a vazão 
através do produto da área pelo tempo de escoamento do fluido. 
 
O procedimento foi realizado 6 vezes, elevando o nível da agua no reservatório, 
conseguindo assim, novos valores de X e Y para cada procedimento. Após as leituras, 
confirmamos as mesmas para se chegar a um resultado satisfatório, com a revisão do 
professor, tudo estava correto, então guardamos os materiais utilizados e limpamos a 
parte utilizada no laboratório. 
 
Os dados obtidos no experimento serão utilizados na obtenção da área do orifício. 
 
 
5. Levantamento de dados: 
 
h ( cm ) x ( cm ) y ( cm ) h ( cm ) t ( s ) 
27,2 0,7 19 10 50,20 
38,6 5,7 19 10 40,25 
50,5 9,2 19 10 35,19 
61,8 12,5 19 10 33,04 
73,9 16,2 19 10 30,20 
 20,5 19 10 27,02 
 
6. Memorial de cálculo 
 
Área do reservatório: 
 
Ar = π * R² → π * 0,111²m = 3,87x10ˉ³m² 
 
Área do orifício: 
 
Ao = π * R² → π * 0,004²m = 5,02x10ˉ⁶m² 
 
1ª medição: 
 
h = 27,2cm | x = 0,7cm | y = 19cm 
 
Vr = x*√g/2y = 0,007m*√10m/s²/2*0,19m = 0,036m/s 
 Vt = √2*g*h = √2*10m/s²*0,272m = 2,33m/s 
 Qr = Ar*∆h = 3,87x10ˉ³m²*0,1m = 7,70x10ˉ⁷m³/s 
 ∆t 50,2s 
 
Qt = Vt*Ao = 0,036m/s*5,02x10ˉ⁶m² = 1,81x10ˉ⁸m³/s 
 Cv = Vr = 0,036m/s = 0,151 
 Vt 2,33m/s 
 
Cd = Qr = 7,70x10ˉ⁷m³/s = 0,425 
 Qt 1,81x10ˉ⁸m³/s 
 
Cc = Cd = 0,425 = 2,814 
 Cv 0,151 
 
Re = Vt*Do = 2,33m/s*0,008m = 18’640 
 PH₂O 1x10ˉ⁷m²/s 
 
2ª medição: 
 
h = 38,6cm | x = 5,7cm | y = 19cm 
 
Vr = x*√g/2y = 0,057m*√10m/s²/2*0,19m = 0,29m/s 
 Vt = √2*g*h = √2*10m/s²*0,386m = 2,77m/s 
 Qr = Ar*∆h = 3,87x10ˉ³m²*0,1m = 9,61x10ˉ⁵m³/s 
 ∆t 40,25s 
 
 
Qt = Vt*Ao = 2,77m/s*5,02x10ˉ⁶m² = 1,39x10ˉ⁴m³/s 
 
 
 
 
Cv = Vr = 0,292m/s = 0,105 
 Vt 2,77m/s 
 
Cd = Qr = 9,61x10ˉ⁵m³/s = 0,690 
 Qt 1,39x10ˉ⁴m³/s 
 
Cc = Cd = 0,690 = 6,544 
 Cv 0,105 
 
Re = Vt*Do = 2,77m/s*0,008m = 22’199 
 PH₂O 1x10ˉ⁷m²/s 
 
3ª medição: 
 
h = 50,5cm | x = 9,2cm | y = 19cm 
 
Vr = x*√g/2y = 0,092m*√10m/s²/2*0,19m = 0,472m/s 
 Vt = √2*g*h = √2*10m/s²*0,505m = 3,18m/s 
 Qr = Ar*∆h = 3,87x10ˉ³m²*0,1m = 1,10x10ˉ⁴m³/s 
 ∆t 35,19s 
 
Qt = Vt*Ao = 3,18m/s*5,02x10ˉ⁶m² = 1,60x10ˉ⁴m³/s 
 
 
 
 
Cv = Vr = 0,472m/s = 0,149 
 Vt 3,18m/s 
 
Cd = Qr = 1,10x10ˉ⁴m³/s = 0,689 
 Qt 1,60x10ˉ⁴m³/s 
 
Cc = Cd = 0,690 = 4,642 
 Cv 0,105 
 
Re = Vt*Do = 2,18m/s*0,008m = 25’424 
 PH₂O 1x10ˉ⁷m²/s 
4ª medição: 
 
h = 61,8cm | x = 12,5cm | y= 19cm 
 
Vr = x*√g/2y = 0,125m*√10m/s²/2*0,19m = 0,641m/s 
 
 Vt = √2*g*h = √2*10m/s²*0,618m = 3,52m/s 
 Qr = Ar*∆h = 3,87x10ˉ³m²*0,1m = 1,17x10ˉ⁴m³/s 
 ∆t 33,04s 
 
Qt = Vt*Ao = 3,52m/s*5,02x10ˉ⁶m² = 1,76x10ˉ⁴m³/s 
 
 
 
 
Cv = Vr = 0,641m/s = 0,182 
 Vt 3,52m/s 
 
Cd = Qr = 1,17x10ˉ⁴m³/s = 0,664 
 Qt 1,76x10ˉ⁴m³/s 
 
Cc = Cd = 0,664 = 3,639 
 Cv 0,182 
 
Re = Vt*Do = 3,52m/s*0,008m = 28’125 
 PH₂O 1x10ˉ⁷m²/s 
5ª medição: 
 
h = 73,9cm | x = 16,2cm | y = 19cm 
 
Vr = x*√g/2y = 0,162m*√10m/s²/2*0,19m = 0,831m/s 
 Vt = √2*g*h = √2*10m/s²*0,739m = 3,84m/s 
 Qr = Ar*∆h = 3,87x10ˉ³m²*0,1m = 1,28x10ˉ⁴m³/s 
 ∆t 30,20s 
 
Qt = Vt*Ao = 3,84m/s*5,02x10ˉ⁶m² = 1,93x10ˉ⁴m³/s 
 
 
 
 
Cv = Vr = 0,831m/s = 0,216 
 Vt 3,84m/s 
 
Cd = Qr = 1,28x10ˉ⁴m³/s = 0,664 
 Qt 1,93x10ˉ⁴m³/s 
 
Cc = Cd = 0,664 = 3,072 
 Cv 0,216 
 
Re = Vt*Do = 3,84m/s*0,008m = 30’756 
 PH₂O 1x10ˉ⁷m²/s 
 
 
6ª medição: 
 
h = 85,3cm | x = 20,5cm | y = 19cm 
 
Vr = x*√g/2y = 0,205m*√10m/s²/2*0,19m = 1,052m/s 
 Vt = √2*g*h = √2*10m/s²*0,853m = 4,13m/s 
 
 
 
 
Qr = Ar*∆h = 3,87x10ˉ³m²*0,1m = 1,43x10ˉ⁴m³/s 
 ∆t 27,02s 
 
Qt = Vt*Ao = 4,13m/s*5,02x10ˉ⁶m² = 2,07x10ˉ⁴m³/s 
 
 
 
 
Cv = Vr = 1,052m/s = 0,255 
 Vt 4,13m/s 
 
Cd = Qr = 1,43x10ˉ⁴m³/s = 0,691 
 Qt 2,07x10ˉ⁴m³/s 
 
Cc = Cd = 0,691 = 2,712 
 Cv 0,255 
 
Re = Vt*Do = 4,13m/s*0,008m = 33’043 
 PH₂O 1x10ˉ⁷m²/s 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. Resultados Obtidos 
 
 
 
h ( cm ) 27,2 38,6 50,5 61,8 73,9  
x ( cm ) 0,7 5,7 9,2 12,5 16,2 20,5 
y ( cm ) 19 19 19 19 19 19 
h ( cm ) 10 10 10 10 10 10 
t ( s ) 50,20 40,25 35,19 33,04 30,20 27,02 
Qt(m3/h) 7,70x10ˉ⁷ 9,61x10ˉ⁵ 1,10x10ˉ⁴ 1,17x10ˉ⁴ 1,28x10ˉ⁴ 1,43x10ˉ⁴ 
Qr(m3/h) 1,81x10ˉ⁸ 1,39x10ˉ⁴ 1,60x10ˉ⁴ 1,76x10ˉ⁴ 1,93x10ˉ⁴ 2,07x10ˉ⁴ 
Cv 0,151 0,105 0,149 0,182 0,216 0,255 
Cd 0,425 0,690 0,689 0,664 0,664 0,691 
Cc 2,814 6,544 4,642 3,639 3,072 2,712 
Re 18’640 22’199 25’424 28’125 30’756 33’043 
 
 
Curva de calibração 
 
 
8. Conclusão 
 
Por meio deste experimento concluímos este sobre a Placa de Orifício – Medidor 
de Vazão, que é uma eficiente forma de entender a relação de vazão de um fluído. A 
obtenção dos dados através da medição dos níveis do fluído obtiveram êxito, e 
considerando que os cálculos chegaram a grandezas perto do esperado o experimento 
mostrou as proporções esperadas e os pequenos erros que talvez tenham acontecido 
são como todo experimento que tem a possibilidade de erro humano. 
 
 
9. Comentários 
 
Não foi observada nenhuma situação anômala ao esperado e o provável erro 
humano foi bem ínfimo nesta experiência. 
 
 
10. Bibliografia 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Placa_de_orif%C3%ADcio 
Mecânica dos Fluidos – BRUNETTI, Franco

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