Hidraulica - Medidas de Pressão

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
LABORATÓRIO DE HIDRAULICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prática 01 
Medidas de Pressão 
 
 
 
 
 
 
 
 
ACADEMICOS: 
 
João Kravetz RA: 82430 
Sérgio Augusto Jacob Doveinis RA: 84932 
 
 
 
 
DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA I (2569) 
 
TURMA: 002 - 3º ANO 
 
MARINGÁ 
2015 
2 
 
1- OBJETIVOS 
 
Determinar as medidas de alta e baixa pressão em água, utilizando a leitura 
direta, o piezômetro e o manômetro, bem como compará-las. 
 
 
 
2- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
 
Na prática de medidas de pressão foram utilizados três equipamentos para a 
aferição: limnímetro, piezômetro, manômetro (baixa pressão e alta pressão). 
O limnímetro é um instrumento utilizado para a medição da variação de coluna 
de água, o resultado é medido através de um dispositivo que meça comprimento, 
como uma régua, por exemplo, a partir dos dados recolhidos calcula-se a pressão da 
coluna de água no ponto desejado. O resultado pode ser expresso em Pa (pascal) ou 
em MCA (metros de coluna de água). O limnímetro está sujeito a erros sistemáticos, 
como defeito no equipamento (imperfeição na régua ou erro de calibração), e aos 
erros casuais, cujo depende do observador, pressão é obtida pela equação (1). 
 
 (1) 
 
O piezômetro é o mais simples dos manômetros, consiste em uma tubulação 
transparente e graduada, para a sua utilização basta conecta-lo a tubulação onde a 
água escoa, o líquido ascendera até certa altura, devido à pressão interna exercida 
pelo líquido seguindo o princípio de Stevin. Para o cálculo dessa pressão basta aferir a 
diferença de cotas da tubulação e do piezômetro e multiplicar com o peso especifico 
do liquido, conforme a equação (2). Assim como no limnímetro a pressão pode ser 
expressa em MCA, dividindo o valor obtido em Pascal pelo peso específico da água. 
 (2) 
 
Enquanto o limnímetro e o piezômetro nos dão a pressão de uma forma direta, 
o manômetro de forma indireta. Trata-se de um tubo de vidro em forma de “U” 
contendo um líquido mais denso do que o líquido que será medido, sendo 
normalmente utilizado o mercúrio, chamado de liquido manométrico. O manômetro é 
ligado através de uma mangueira à tubulação onde quer se aferir a pressão, o líquido 
da tubulação causa um deslocamento na coluna do liquido manométrico e através 
desse deslocamento pode ser determinado a pressão na tubulação, como na figura 
2.1. 
3 
 
Figura 2.1 – Funcionamento do Manômetro 
 
Igualando as pressões dos dois lados do tubo “U” temos a pressão no ponto C através 
da equação (3), sendo o e o os pesos específicos da água e do mercúrio 
respectivamente, e considerando a como sendo zero. 
 
 
 ( ) (3) 
 
Considerando a altura do instrumento como sendo superior à altura da tubulação, 
como no caso do manômetro de alta pressão, em que o conduto passa em uma cota 
inferior ao aparelho, temos uma mudança no sinal da parcela da equação (3), 
obtendo assim a equação (4). 
 
 
 ( ) (4) 
 
4 
 
3- MATERIAIS UTILIZADOS 
 
 Sistema Hidráulico 
 Conjunto moto-bomba 
 Comportas 
 Tubos de PVD (1 ½’’ e 3’’) 
 Canaleta 
 Reservatório 
 Conjunto de registros (Tipo pressão e gaveta) 
 Mangueiras 
 Material para medição 
 Painel 
 Piezômetro 
 Manômetros 
 Limnímetro 
 Mangueiras para nivelamento 
 Trena 
 Termômetro 
 
 
4- MONTAGEM 
 
 
Inicialmente no ensaio utilizou-se uma mangueira com água para fazer o 
nivelamento da canaleta, tomando o cuidado para não conter bolhas de ar na 
mangueira, o que ocasionaria erros. Após o nivelamento passou a cota do fundo da 
canaleta e do tubo de PVC para os painéis do piezômetro e do manômetro. Antes que 
fosse ligada a bomba aferiu a temperatura da agua no reservatório. Conectou-se o 
sistema de medida de pressão ao tubo de PVC e à canaleta, tomando novamente o 
cuidado de não conter ar no interior da mangueira. 
Em seguida verificou-se se todos os registros estavam devidamente fechado 
para evitar que ao ligar a bomba ouve-se algum tipo de prejuízo no sistema, feito isso, 
ligou a bomba e abriu os registros. Após a água começar a correr subiu o vertedouro 
para aumentar a coluna de água corrente na canaleta. Por fim o experimento de 
medidas de pressão poderia se iniciar. 
 
 
5- METODOLOGIA 
 
Primeiramente, mediu-se a temperatura da água no reservatório a ser utilizada 
na prática. Em seguida, fechou-se os registros principais ligados à bomba para 
garantir o bom funcionamento da mesma no momento de sua ligação. 
Então, nivelou-se a canaleta com o auxílio de uma mangueira, passando a cota 
do fundo da mesma para o painel do manômetro de baixa pressão (y2) e para o 
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piezômetro (y1), assim como a cota do tubo de PVC de 1½’’, este porém, no 
manômetro de alta pressão (y3). 
Ligou-se então a bomba, abrindo o registro principal gradualmente, até se obter 
a vazão desejada. Com a vazão estabilizada, subiu-se o vertedor, até uma altura 
aproximada de 28cm. 
Após estabilizar o nível da água, mediu-se a altura da coluna de água utilizando 
o Limnímetro, adotando o valor mensurado como H. 
Em seguida, tirou-se o ar das mangueiras de tomada de pressão dos outros 
aparelhos, e mediu-se a nova altura do piezômetro (y4) e a variação de altura no 
manômetro de baixa pressão (∆H1), sendo estas medidas referentes à canaleta. 
Mediu-se também a variação de altura no manômetro de alta pressão (∆H2), referente 
ao tubo de PVC. 
Por fim, mediu-se a temperatura final da água, fechou-se todos os registros, 
abaixou-se o vertedor, e desligou-se a bomba. 
 
 
 
6- RESULTADOS 
 
Os dados coletados nos instrumentos de medição de pressão foram anotados na 
tabela 5.1. 
 
 
 
 Tabela 5.1 – Dados coletados experimentalmente 
BAIXA PRESSÃO ALTA PRESSÃO 
Limnímetro Piezômetro Manômetro Manômetro 
H=33,13cm y1 = 0,6cm y2 = 18,5cm y3 = 96,30cm 
 
y4 = 33,4cm ∆H1 = 4,13cm ∆H2 = 88,80cm 
 
 
 Tabela 5.2 – Temperaturas medidas 
Temperatura (°C) 
Incial Final Média 
24,0 24,5 24,25 
 
Primeiramente, calculou-se o peso específico da água durante a prática, da 
seguinte forma: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Então, com o , mediu-se o da seguinte: 
 
 
 
 
Para calcular a pressão pelo lumnímetro (P1) utilizando a equação (1), temos: 
 
 
 
Calculando a pressão no piezômetro (P2) utilizando a equação (2), temos: 
6 
 
 
 
 
Calculando a pressão no manômetro de baixa pressão (P3) utilizando a equação (3), 
temos: 
 
 
 
Calculando a pressão no manômetro de alta pressão (P4) utilizando a equação (4), 
temos: 
 
 
 
 
Com os quatro valores de pressão calculados em Pascal, montou-se a tabela 5.3 
 
 Tabela 5.3 – Pressões calculadas 
Aparelho Pressão (Pa) Pressão (mca) Erro (%) 
Lumnímetro 3242,50 0,331 0,000 
Piezômetro 3210,21 0,328 0,906 
Manômetro B.P. 3280,82 0,335 1,208 
Manômetro A.P. 118897,51 12,15 Não aplicável7- CONCLUSÃO 
 
 
A partir da análise da tabela 5.3, tomando como valor da pressão teórica como o 
sendo o valor obtido pelo lumnímetro, uma vez que esta é uma medida direta, nota-se 
que os erros obtidos tanto no piezômetro quanto no manômetro são muito baixos 
(próximo a 1%), o que sugere que os ensaios realizados foram realizados da forma 
correta. 
Pode-se notar também, a grande diferença de pressão entre o escoamento em 
canal aberto e o escoamento em duto fechado, uma vez que esta era 
aproximadamente trinta e seis vezes maior no segundo caso, considerando que a 
vazão nos dois casos era idêntica, mudando apenas a área onde a água podia escoar. 
Por fim, pode-se concluir que a maneira mais precisa de se medir a pressão em 
um duto aberto é através do Lumnímetro, apesar de que outros instrumentos para 
medir a pressão também possuem uma grande eficácia. 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
 BIBLIOGRAFIA 
 
 
Apostila de Laboratório de Hidraulica (UEM) – Material didático para a disciplina de 
Laboratório de Hidráulica – 2015. 
 
PORTO, R.M. Hidráulica Básica. 4ª Ed. São Carlos: EESC-USP, 2006.