Aula com exemplos e Exercicios De Vazao

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EXEMPLOS DE APLICAÇÃO SOBRE VAZÃO
MECÂNICA DOS 
FLUIDOS
MARCELO COSTA DIAS
EXEMPLO 1
Ao se levantar de manhã um estudante de engenharia ao escovar os dentes
notou que a água 0,77 x 10-6 m²/s saindo a 32 ºC da torneira com diâmetro
de 1,5 cm conforme a figura, tem uma velocidade de 2 m/s. Neste caso
determine o número de Reynolds do escoamento observado por este
estudante e determine se o escoamento é laminar ou turbulento.
EXEMPLO 2
A água 1,01 x 10-6 m²/s escoa num tubo de 50 mm de diâmetro. Calcule a vazão máxima para
que o regime de escoamento seja laminar.
EXEMPLO 3
O tanque da figura pode ser enchido pela água que entra pela válvula A em 5 h, pelo que entra
por B em 3 h e pode ser esvaziado (quando totalmente cheio) pela válvula C em 4 h (supondo
vazão constante). Abrindo todas as válvulas (A, B, C e D) ao mesmo tempo o tanque mantém-se
totalmente cheio. Determinar a área da seção de saída de D se o jato de água deve atingir o
ponto 0 da figura.
EXEMPLO 4
Um silo agrícola tem um insuflador de ar que gera 16.200 m³ / h na seção (0) com uma velocidade
média de 9,23 m/s conforme a figura abaixo. Foram medidas as temperaturas nas seções (0), (1)
e (2), sendo, respectivamente, T0 = 17 ºC; T1 = 47 ºC e T2 = 97 ºC. Admitindo como imposição do
projeto do sistema que o número de Reynolds nas seções (1) e (2) deva ser 105 e sabendo que o
diâmetro D2 = 80 cm, v = 8 x 10-5 m²/s e que a pressão tem variação desprezível no sistema,
determinar:
a) O diâmetro da seção (1).
b) As vazões em volume em (1) e (2).
c) As vazões em massa em (1) e (2).
MEDIDORES DE VAZÃO
MECÂNICA DOS 
FLUIDOS
MARCELO COSTA DIAS
VAZÃO “Q”
Vazão é a quantidade volumétrica ou gravimétrica de
determinado fluido que passa por uma determinada
seção de um conduto que pode ser livre ou forçado por
uma unidade de tempo. Ou seja, vazão é a rapidez com
a qual um fluido escoa.
UNIDADES
MEDIDORES DE VAZÃO
1. Medição por volume - hidrômetro
2. Medição por Pressão Diferencial (Elementos
Deprimogênios) Placa de Orifício, Tubo Venturi, Tubo
Pitot, Bocal, etc.
3. Medição por Área Variável - Rotâmetro
4. Medição através de Velocidade - Turbina
5. Medição através de Força - Placa de Impacto
6. Medição por Tensão Induzida - Medidor Magnético
7. Medição em Canais Abertos - Calha Parchall, Vertedores
HIDRÔMETRO
DEPRIMOGÊNIOS
Elementos nos quais produz diferença de pressões (perda de
carga), que se vincula com a vazão do fluído que circula, em uma
relação determinada.
PLACA DE ORIFÍCIO
A placa de orifício é o sensor de vazão mais comumente
utilizado, mas cria um ΔP grande não recuperável devido à
turbulência em torno do prato, que conduz ao consumo de
energia elevada (Foust, 1981).
- Norma Internacional ISO 5167.
PLACA DE ORIFÍCIO TIPOS
a) Orifício concêntrico: Este tipo de placa é utilizado para líquidos, gases e vapor que não contenham sólidos em
suspensão.
b) Orifício excêntrico: Utilizada quando tivermos fluído com sólidos em suspensão, os quais possam ser retidos
e acumulados na base da placa, sendo o orifício posicionado na parte de baixo do tubo.
c) Orifício segmental: Esta placa tem a abertura para passagem de fluido, disposta em forma de segmento de
círculo. É destinada para uso em fluídos laminados e com alta porcentagem de sólidos em suspensão.
PLACA DE ORIFÍCIO
VANTAGENS
• Simples e robusto.
• Boa precisão.
• Instalação fácil.
• De baixo custo.
• Fácil manutenção e troca simples.
• Sem calibração ou simples recalibração é
necessária para atender os cálculos,
tolerâncias e de instalação segundo a norma
ISO 5167.
DESVANTAGENS
• Alta perda de carga.
• Baixa rangeabilidade.
• Sofre deformação devido ao vaivém e
pode bloquear num sistema que está mal
concebido ou mal instalado.
• A borda do orifício pode corroer ao
longo do tempo, particularmente se o
vapor é húmido ou sujo. Isto irá alterar as
características do orifício, e precisão será
afetada. A inspeção regular e a
substituição é, portanto, necessário para
garantir a confiabilidade e precisão.
TUBO VENTURI
Usualmente é instalado entre duas flanges, na tubulação com o
objetivo de acelerar o fluído e temporariamente e baixar sua
pressão estática. Utilização recomendada quando se deseja um
maior restabelecimento de pressão e quando o fluido medido
carrega sólidos em suspensão. O Venturi produz um diferencial
de pressão menor que uma placa de orifício para uma mesma
vazão e diâmetro igual à sua garganta.
TUBO VENTURI
TUBO VENTURI
BOCAIS (NOZZLES)
O perfil dos bocais de vazão permite sua aplicação em serviços
onde o fluído é abrasivo e corrosivo. O perfil de entrada é
projetado de forma à guiar a veia fluída até atingir a seção mais
estrangulada do elemento de medição, seguindo uma curva
elíptica (projeto ASME) ou pseudoelíptica (projeto ISA).
São frequentemente utilizados como elementos de medição para
o ar, gás e de vapor com alta velocidade, em aplicações
industriais. Recomendado p/ tubulações > 50mm..
BOCAIS (NOZZLES)
TUBO PITOT
O tubo de Pitot é um tubo com uma abertura em sua
extremidade, sendo esta colocada na direção da corrente fluida
de um duto. A diferença da pressão total e a pressão estática da
linha nos dará a pressão dinâmica, a qual é proporcional ao
quadrado da velocidade.
TUBO PITOT
TUBO PITOT
ANNUBAR
O Annubar é um dispositivo de produção de pressão diferencial
que ocupa todo o diâmetro do tubo, consiste em vários tubos
Pitot colocados através de um tubo para fornecer uma
aproximação do perfil de velocidade, e o fluxo total pode ser
determinado com base nas múltiplas medições.
ROTÂMETRO
Rotâmetros são medidores de vazão por área variável, nos quais
um flutuador varia sua posição dentro de um tubo cônico,
proporcionalmente à vazão do fluido.
ROTÂMETRO
ROTÂMETRO
Vantagens:
Saída linear; Simples e robusto; Queda de pressão é mínima e
constante.
Desvantagens:
O tubo tem de ser montado verticalmente; Tubos cônicos
transparentes resistente à pressão e temperatura.
Aplicações típicas:
Medição de gases; Aplicações laboratoriais; São por vezes
utilizados como um dispositivo indicador de fluxo, em vez de um
dispositivo de medição de fluxo.
MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO
Os principais medidores especiais de vazão são:
a)Medidores Magnéticos de Vazão com eletrodos;
b)Tipo Turbina;
c)Tipo Coriolis;
d)Vortex e Ultra-sônico
MEDIDOR MAGNÉTICO DE VAZÃO
E um dos medidores mais flexíveis e universais dentre os
métodos de medição de vazão. Se baseiam na criação de
potencial elétrico pelo movimento de um fluido condutor através
de um campo magnético gerado exteriormente. Segundo a lei de
Faraday da indução eletromagnética, a voltagem gerada, é
diretamente proporcional à velocidade da vazão do fluido.
É virtualmente insensível à densidade e à viscosidade do fluido
de medição. Medidores magnéticos são portanto ideais para
medição de produtos químicos altamente corrosivos, fluidos com
sólidos em suspensão, lama, água, polpa de papel.
MEDIDOR MAGNÉTICO DE VAZÃO
MEDIDOR DE VAZÃO DE TURBINA
Constituído basicamente por um rotor montado axialmente na
tubulação. O rotor é provido de aletas que o fazem girar quando
passa um fluido na tubulação do processo.
Uma bobina captadora com um imã permanente é montada
externamente fora da trajetória do fluido. Quando este se
movimenta através do tubo, o rotor gira a uma velocidade
determinada pela velocidade do fluido e pelo ângulo das lâminas
do rotor. A frequência dos pulsos gerados desta maneira é
proporcional á velocidade do fluido e a vazão pode ser
determinada pela medição / totalizaçãode pulsos.
MEDIDOR DE VAZÃO DE TURBINA
MEDIDOR DE VAZÃO (MOLINETE)
MEDIDOR DE VAZÃO (ANEMÔMETRO)
MEDIDOR DE VAZÃO DE TURBINA
Aplicações típicas:
Vapor superaquecido; Medição de vazão de líquido, em particular
fluidos com propriedades lubrificantes;
Vantagens:
Precisão razoável (± 0,5% do valor real); Custo relativamente
baixo.
Desvantagens:
Calibração para uma pressão específica da linha; Direcionadores
de fluxo são essenciais; Vapor úmido pode danificar a roda da
turbina e afetar a precisão; Baixas vazões podem ser perdidas
porque não há energia suficiente para girar a roda da turbina;
Sensível à viscosidade; O fluido deve ser muito limpo (tamanho
de partícula não superior a 100 μm),
MEDIDOR POR EFEITO CORIOLIS
Grande aplicabilidade desde indústria alimentícia, farmacêutica,
química, papel, petróleo etc. e sua medição, independe das
variáveis de processo - densidade, viscosidade, condutibilidade,
pressão, temperatura, perfil do fluído.
O medidor Coriolis possui dois componentes:
tubos de sensores de medição e transmissor.
Os tubos de medição são submetidos a uma oscilação e ficam
vibrando na sua própria frequência natural à baixa amplitude,
quase imperceptível a olho nu.
MEDIDOR POR EFEITO CORIOLIS
MEDIDOR ULTRASSÔNICO
MEDIDOR DE VAZÃO POR TEMPERATURA
MEDIDOR DE VAZÃO TIPO VORTEX
Aplicações:
Medições diretas de vapor, tanto em caldeira e ponto de uso
locais.
Medições de gases para o fluxo de combustível de caldeira.
MEDIDOR DE VAZÃO TIPO VORTEX
MEDIDOR DE VAZÃO DE DESLOCAMENTO
POSITIVO (VDP)
Aplicações:
Fluidos são extremamente viscosos, óleo BPF, mel, chocolate,
resinas, vernizes, asfalto, óleos lubrificantes e outros.
VAZÃO EM CANAIS ABERTOS - FLUTUADOR
Vazão = (A x L x C) / T (m³/s)
VAZÃO EM CANAIS ABERTOS - VERTEDOR
VAZÃO EM CANAIS ABERTOS - VERTEDOR
VAZÃO EM CANAIS ABERTOS - VERTEDOR
VAZÃO EM CANAIS ABERTOS - VERTEDOR
VAZÃO EM CANAIS ABERTOS - VERTEDOR
VAZÃO EM CANAIS ABERTOS – CALHA
PARSHALL
Vazão de líquidos fluindo por gravidade em canais abertos,
podendo conter sólidos suspensos. Instalação; A calha deve ser
acomodada em caixa de concreto nivelada, posicionada
conforme o projeto.
VAZÃO EM CANAIS ABERTOS – CALHA
PARSHALL