Lab Tubo de Venturi

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Laboratório 4 
Tubo de Venturi 
 
1 Objetivo 
O objetivo do experimento é de medir a velocidade de escoamento e consequente vazão real 
de um fluido incompressível através da variação de pressão deste ao passar através do tubo de 
Venturi. 
2 Introdução 
 
Considerando o escoamento sobre uma mesma linha de corrente e desprezando as perdas de 
carga tem-se a conservação do somatório da energia estática, energia cinética e potencial do 
fluido, descritos através da equação de Bernoulli: 
 
𝑝
𝜌
 + 
𝑉²
2
 + gz = constante (2.1) 
 
E como está sendo analisada em uma situação de mesma cota z, a equação pode ser escrita 
como: 
𝑝₁
𝜌
 + 
𝑉²₁
2
 = 
𝑝₂
𝜌
 + 
𝑉²₂
2
 (2.1) 
 
 
 
Figura 1 - Desenho esquemático do tubo de Venturi 
Considerando um escoamento permanente e incompressível tem-se que a massa de fluido que 
entra em 1 será a mesma massa que sairá em 2 (equação da continuidade). 
 
Q = A1V1 = A2V2 (2.2) 
 
Pela equação (2.2) pode-se perceber que a velocidade e a pressão do fluido dentro do tubo 
variam de acordo com o diâmetro dele. Constata-se que quando a área transversal do tubo se 
reduz (A1→ A2), surge um aumento de velocidade do escoamento (V1→V2), e isso ocorre 
2 
 
devido à redução de pressão identificada na equação (2.1). Essa variação de pressão é 
registrada em um manômetro acoplado ao tubo. 
A pressão ∆𝑃 pode ser calculada através da equação de pressão hidrostática: 
∆𝑃 = ( 𝜌𝐻𝑔 − 𝜌𝐻₂0)g∆ℎ (2.3) 
Manipulando e combinando as equações (2.1) e (2.2) para o problema proposto, temos: 
 
QT = 
𝐴₂
√1−(
𝐴₂
𝐴₁
)²
√
2∆𝑃
𝜌𝐻₂0
 (2.4) 
Esta vazão é a vazão volumétrica teórica avaliada no tubo de Venturi com áreas de seção 
transversal A1 e A2. Esta equação é uma aproximação pois não estão sendo consideradas as 
perdas de carga. 
E então pode-se determinar também o coeficiente de descarga (Cd), que vai relacionar a 
vazão experimental com a vazão definida teoricamente. Este é definido pela equação: 
Cd = 
𝑄𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑄𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎
 (2.5) 
 
3 Materiais e Métodos 
Para o experimento foi utilizado um tubo de Venturi convencional, acoplado com um tubo 
reto e liso (sem singularidades e de comprimento mínimo de 10x maior que seu diâmetro) 
anterior a ele e um tanque para o despejo do fluido acoplado ao final. Desta forma se garante 
um circuito fechado que está utilizando o mesmo fluido nas mesmas condições. 
Na primeira etapa do experimento foi aberta a válvula que controla a vazão e, portanto, 
libera a entrada do fluido experimental (no caso, a água) no tubo. Ao passar pelo tubo de 
Venturi é medida a vazão teórica através da pressão medida no manômetro, ou seja, a 
mudança no nível de mercúrio contido no interior deste. 
A vazão real foi obtida através da contagem do tempo e da leitura do nível de água desejado 
no tanque que estava acoplado ao final do processo. 
O experimento foi repetido 6 vezes, e para cada repetição do procedimento, se modificou a 
vazão do escoamento e foram anotados os tempos em um cronômetro referentes à 
observação do nível de água no tanque e do nível da coluna de mercúrio no manômetro. 
Observou-se que as vazões no tubo são sempre muito altas, mesmo com uma pequena 
abertura da válvula do equipamento, portanto o escoamento esteve sempre no regime 
turbulento. 
O número de Reynolds foi calculado pela equação: 
Re = 
ρυD
μ
 (3.1) 
3 
 
Onde, 
υ = 
𝑄𝑟
𝐴1
 = 
4𝑄𝑟
πD²
 (3.2) 
4 Resultados 
 
Os cálculos do experimento foram colocados em uma planilha excel para maior 
simplicidade e estão resumidos na tabela abaixo: 
 
Tabela 1 - Resultados obtidos no experimento 
 
 
Com essas informações foi possível gerar o gráfico da curva do coeficiente de descarga em 
função do número de Reynolds: 
 
 
Figura 2 - Gráfico Cd = f(Re) 
 
5 Perguntas 
 
(a) As hipóteses distintas consideradas são várias, a principal é a da utilização da equação de 
Bernoulli, e como já mencionado, a equação não considera perdas de carga e isto pode 
gerar um erro associado a queda de pressão estática nas tomadas de pressão medidas, pois 
parte dessa pressão é perdida devido ao atrito do escoamento do fluido com a parede do 
Medida Volume (L) tempo (s) ∆P (Pa) ∆h (mm) QR (m^3/s) QT (m^3/s) Re Cd
1 10 29 2100,231 17 0,000344828 0,000425591 13720,25371 0,810231761
2 15 31 3335,661 27 0,000483871 0,000536352 19252,61408 0,902151354
3 15 18 9265,725 75 0,000833333 0,000893921 33157,27981 0,932223066
4 15 14 14825,16 120 0,001071429 0,00113073 42630,78833 0,947554771
5 16 13 18531,45 150 0,001230769 0,001264195 48970,75172 0,973560002
6 16 11 25326,315 205 0,001454545 0,001477901 57874,52476 0,984197118
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000
Re x Cd
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tubo no momento da redução da seção (A1→ A2). Outras considerações feitas foram com 
relação à inexistência de atrito do tubo sobre o fluido passante e do escoamento 
permanente e incompressível. 
 
(b) Como observado nos gráficos obtidos, para número de Reynolds alto (acima de 5000 - 
escoamento turbulento) a curva de Cd x Re se aproxima de 1. Portanto a vazão 
experimental tende a se aproximar da real conforme o número de Re aumenta. Ou seja, 
Cd = 0,99 pode ser usado para medir a vazão em altos números de Re, com um erro de 
aproximadamente 1%. 
 
 
(c) Ao observar a equação de Bernoulli tem-se que na seção menor (A2) a velocidade do 
escoamento é maior e portanto a pressão é menor. Entretanto isto pode gerar um efeito 
chamado de cavitação, no qual a pressão neste local pode se igualar à pressão de vapor 
do líquido na temperatura dada no escoamento, e então gerar bolhas do fluido 
proveniente da ebulição deste. Ao passar desta região para um diâmetro maior (A1) as 
bolhas voltam a se condensar, entretanto estas colapsam na parede do tubo e este 
processo gera uma erosão destas, danificando o aparato. Portanto deve-se tomar cuidado 
na proporção dos diâmetros, pois uma diferença muito grande entre estes pode gerar este 
fenômeno, que além de danificar o aparato, aumenta a resistência ao escoamento, 
diminuindo a capacidade de transporte do fluido. 
 
6 Análise de Resultados e Conclusões 
 
Observando a curva gerada e comparando com um mesmo gráfico obtido da literatura pode-
se perceber que na curva Cd tende a se estabilizar no valor de 1 conforme o número de 
Reynolds aumenta. O que significa que com o aumento das vazões no fluxo do escoamento, 
a vazão teórica de aproxima do valor da vazão real. E portanto a equação (2.5) tende a 1. 
Entretanto a curva da literatura mostra que este fenômeno ocorre para valores de Cd que 
variam entre 0,95 e 0,99 e valores de Re maiores que 4,0 x 104 , e na curva obtida no 
experimento aparecem valores um pouco diferentes, com Cd a partir de 0,81 e Re a partir de 
1,3 x 104. Estas diferenças podem ter sido dadas devido à pequenos erros durante o 
experimento e devido a falta de dados suficientes para se plotar uma curva mas similar com a 
da Figura (3). 
 
5 
 
 
Figura 3 - Curva de Cd = f(Re) obtida da literatura 
 
Além disso não foi possível obter uma curva precisa que correlaciona estes dois coeficientes 
devido a diversos fatores, como variações nas superfícies dos equipamentos utilizados, 
variações de temperatura associadas ao experimento, pequenas sujeiras ou partículas 
possivelmente existentes, entre outros. E como já mencionado, a equação de Bernoulli não 
considera perdas de carga isto pode gerar um erro associado a queda de pressão estática nas 
tomadas de pressão medidas, pois parte dessa pressão é perdida devido ao atrito do 
escoamento do fluido com a parede do tubo no momento da redução da seção (A1→ A2). 
 
7 Referências 
 
▪ Figura 1 - http://mecanicadosfluidos1.blogspot.com/2015/04/tubo-venturi.html 
▪ Figura 3 - resultados experimentais apresentados por Victor L. Streeter (Streeter, 
Victor Lyle e Wylie, E. Benjamin – Mecânica dos Fluidos▪ http://www.escoladavida.eng.br/mecflubasica/aula3_unidade5.htm 
▪ Livro – Introdução à Mecânica dos Fluidos - Robert W. Fox; Alan T. McDonald e 
Philip J. Pritchard - 8ª Ed 
▪ https://www.quimica.com.br/valvulas-cavitacao-um-fenomeno-que-tambem-afeta-
as-valvulas/ 
Questão extra) 
http://mecanicadosfluidos1.blogspot.com/2015/04/tubo-venturi.html
http://www.escoladavida.eng.br/mecflubasica/aula3_unidade5.htm
https://www.quimica.com.br/valvulas-cavitacao-um-fenomeno-que-tambem-afeta-as-valvulas/
https://www.quimica.com.br/valvulas-cavitacao-um-fenomeno-que-tambem-afeta-as-valvulas/
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