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MANUAL BANCADA DE MECÂNICA DOS FLUIDOS 
MANUAL DE EXPERIMENTOS 
 
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1.0 Experimentos 
1.1 Familiarização com o equipamento 
o Um painel em aço inoxidável com 9 tomadas de pressão: 
 Uma tomada da Placa de Orifício; 
 Uma tomada do Tubo de Venturi; 
 Uma tomada (sucção e recalque) da bomba do quadro esquerdo; 
 Uma tomada (sucção e recalque) da bomba do quadro direito; 
 Uma tomada de pressão da associação série/paralelo; 
o Um painel de elementos contendo: 
 Uma válvula gaveta na entrada da tubulação; 
 Um suporte para placa de orifício; 
 Duas placas com diâmetros diferentes; 
 Um hidrômetro residencial; 
 Um tubo de acrílico transparente com uma tomada para injeção de corante; 
 Um Tubo de Venturi em acrílico; 
 Um tubo em PVC liso com diâmetro de ¾” com válvula de esfera; 
 Um tubo em PVC com rugosidade induzida e diâmetro de ¾” com válvula de esfera; 
 Um tubo em PVC liso com diâmetro de ½” com válvula de esfera; 
 Tubulação removível: 
 Tubulação com luvas de união nas extremidades que são intercambiáveis 
podendo ser inseridos outros elementos customizados pelo usuário; 
 Uma tubulação com dois cotovelos 90º, uma curva 90º e curva 45º; 
 Uma tubulação com uma válvula globo, uma conexão Tee, uma expansão de 
¾” para 1”, uma contração de 1” para ¾” e um filtro Y. 
 
 
 
 
 
 
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1.2 Experimento de Reynolds 
Objetivo: Verificar visualmente a formação de um perfil parabólico de velocidades em 
escoamentos laminares e o comportamento do corante em escoamentos laminares e turbulentos. 
Introdução 
O Número de Reynolds é um adimensional que caracteriza um escoamento como laminar ou 
turbulento. 
É definido como a relação entre as forças inerciais e as forças viscosas. Para tubos o número 
pode ser determinado por: 
𝑅𝐸𝑌 =
𝜌 · 𝑉 · 𝐷 
𝜇
=
𝑉 · 𝐷 
ʋ
 
Os escoamentos em tubos são caraterizados de acordo com: 
Laminar: Rey < 2300 
Transição: 2300 < Rey < 4000 
Turbulento: Rey > 4000 
 Procedimento experimental: 
 Preparação: 
 Medida de Vazão: 
 Recomenda-se utilizar o hidrômetro residencial e um cronometro de acordo com o procedimento 
do item 1.3 
 A vazão pode ser calculada cronometrando-se o tempo em minutos para o ponteiro de 1 litro 
completar uma volta e: 
𝑄ℎ𝑖𝑑𝑟ô𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 =
1
𝑡ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜
 (𝑙𝑝𝑚) 
 
 
 
 
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 Ensaio: 
 Visualização do perfil de velocidades do escoamento: 
 Calcular a vazão necessária para que o Número de Reynolds seja baixo o suficiente para 
garantir que o escoamento seja laminar, ou seja, REY = 
𝑉 · 𝐷 
ʋ
≈ 1000 
Fechar a válvula de entrada e ligar a bomba. 
Com auxílio de uma seringa ou com o funil reservatório de corante, injetar uma quantidade de 
corante suficiente para ser vista uma nuvem no tubo de acrílico, como sugerido na figura a seguir. 
Abrir uma válvula da linha muito vagarosamente por alguns segundos e notar que o perfil da 
nuvem se desenvolve enquanto percorre a tubulação e se assemelha a um paraboloide. 
Pode-se fechar a válvula novamente e o perfil será “congelado” por alguns instantes permitindo 
uma melhor visualização do perfil. 
 
FIGURA 1 – VISUALIZAÇÃO DO PERFIL PARABÓLICO DE VELOCIDADES 
 
 Refazer o experimento para vazões maiores e verificar qualitativamente o perfil de velocidades. 
 
 
 
 
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 Exemplo de dispositivo de injeção de corante: 
 
FIGURA 2 – DISPOSITIVO DE INJEÇÃO DE CORANTE (depende do modelo adquirido) 
 
Visualização das linhas: 
 Calcular a vazão necessária para que se obtenham os três tipos de escoamento. 
 Abrir totalmente a válvula da entrada da linha de Reynolds, ligar a bomba e ajustar a vazão 
pela válvula da saída para regime laminar. 
 Ajustar a válvula de injeção e verificar que o fio de corante acompanha a linha de corrente 
até o final do tubo. 
 Ajustar a vazão para que o escoamento seja de transição. 
 Injetar o corante novamente e notar que começam a ocorrer perturbações no fio de corante 
até que o mesmo se mistura completamente com a água. 
 Ajustar a vazão para que o escoamento seja turbulento. 
 Injetar o corante e notar que ocorre mistura quase que instantaneamente do corante com 
a água, caracterizando o regime turbulento. 
 Deve-se tomar cuidado quando estiver operando com vazões elevadas. 
 Se a pressão da linha pode ser alta o suficiente para retornar água para o 
reservatório de corante, podendo ocorrer transbordamento. 
 
Sugestões adicionais: 
- realizar o experimento com diversas vazões e notar a influência da velocidade no escoamento; 
- o corante utilizado pode ser corante alimentício (anilina). 
 
 
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Referências Bibliográficas 
STREETER, V. L. Mecânica dos Fluidos. MCGraw Hill do Brasil. São Paulo, 1978. 
FOX, R. W. , PRITCHARD, F. J., MCDONALD, A. T. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 6º 
Ed. Editora LTC, 2006. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1.3 Hidrômetro como Medidor de Vazão 
Objetivo: Utilizar um hidrômetro residencial como medidor de vazão. 
 
FIGURA 3 - HIDRÔMETRO 
Procedimento experimental: 
 Preparação: 
 Fechar todas as válvulas de esfera das linhas de elementos e a válvula de entrada. 
Medida de vazão: 
Padrão: A medida da vazão será realizada através do reservatório de medida e 
cronômetro. 
Utilize o procedimento descrito no item 1.1 ou utilize o rotâmetro. 
Instrumento: Verifique no painel do hidrômetro que para totalizar o volume de fluido deve-se 
somar o display numérico aos indicadores analógicos (ponteiros). São dois os indicadores de ponteiro, 
de 10 litros e de 1 litro por revolução. 
 
FIGURA 4 – HIDRÔMETRO – INDICADORES 
 
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Recomenda-se cronometrar o tempo 𝑡ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜 de uma volta do ponteiro de 10 litros por revolução. 
A vazão pode então ser calculada em litros por minuto (L/min): 
𝑄ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 =
10
 𝑡ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜
 (𝐿/𝑚𝑖𝑛) 
Medidas das pressões: 
Não são necessárias. 
Ensaio: 
Fechar a válvula de entrada e ligar a bomba. 
Atuar sobre a válvula de entrada ou sobre a válvula da linha varrendo toda a sua extensão 
obtendo, no mínimo, 10 medidas de vazão. Por simplicidade, utilize a mesma medida de tempo 
para o reservatório de medida. 
Altura 
(mm) 
Vazão 
(L/min) 
Tempo 
p/ 10 L 
(s) 
Vazão 
Hidrômetro 
(L/min) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Análise dos dados: 
Montar um gráfico linear com Vazão (hidrômetro) no eixo das abscissas e a Vazão (padrão) no 
eixo das ordenadas. 
Verificar visualmente que tipo de função se ajusta aos pontos. 
Utilize o método dos mínimos quadrados e ajuste uma função linear do tipo: 
𝑄𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝑎 · 𝑄ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 + 𝑏 
Está é a equação da curva de calibração. 
 
Sugestões adicionais: 
- realizar o ajuste da curva utilizando planilha eletrônica; 
- alunos dos cursos de Engenharia que tem disciplinas de Instrumentação em seu currículo podem ser encorajados 
a verificar: 
 Se a teoria propõe modelos lineares para sensores de vazão tipo turbina e tipo roda d’água; 
 Se o procedimento de calibração adotado pode ser melhorado; 
 Analisar os erros e verificar as incertezas do instrumento. 
 
Referências Bibliográficas 
ISMAIL, K. A .R. GONÇALVES, M. M. BENEVENUTO, F. J. Instrumentação Básica para 
Engenharia.Editora do autor, 1998. 
FOX, R. W. PRITCHARD, F. J. MCDONALD, A. T. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 6ª 
Ed. Editora LTC, 2006. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1.4 Placa de Orifício 
Objetivo: Obter uma equação (curva de calibração) que permita calcular a vazão a partir da 
medida do diferencial de pressão na placa de orifício. 
Introdução: 
A Placa de Orifício é um medidor de vazão deprimogênio muito utilizado industrialmente pelo 
seu baixo custo e consta de uma obstrução na tubulação que provoca uma diferença de pressão que 
é proporcional à vazão do fluído. 
 
FIGURA 5 – PLACA DE ORIFÍCIO 
Esta obstrução geralmente é montada na forma de um orifício concêntrico de menor diâmetro 
que a tubulação. 
 
FIGURA 6 – PLACA DE ORIFÍCIO E TOMADAS DE PRESSÃO 
A diferença de pressão ΔP é determinada por: 
Δ𝑃 = (𝜌𝑚 − 𝜌𝑓) · g · Δℎ 
 
 
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Genericamente para este tipo de medidor, a vazão é determinada por: 
𝑄 = 𝐾√𝛥𝑃 
Procedimento experimental: 
O Experimento consiste em medir a diferença de pressão entre uma tomada à montante e outra 
a jusante da placa de orifício. 
Preparação: 
Após conhecer o diâmetro interno, instalar a placa de orifício no suporte, apertando os 
parafusos. Utilize a luva de correr se precisar retirar o suporte. 
Medida de vazão: 
A medida da vazão será realizada através do reservatório de medida ou do rotâmetro. 
Medida das pressões: 
Conecte as mangueiras às tomadas de pressão da placa de orifício localizadas no painel 
em inox ao manômetro diferencial eletrônico. Como as diferenças de pressão são elevadas, 
recomenda-se o uso do MDD30. 
Ensaio: 
Fechar totalmente a válvula de esfera da linha da Placa de Orifício e ligar a bomba. 
Atuar a válvula de esfera varrendo toda a faixa e obtendo, no mínimo, 15 valores de Vazão e 
suas respectivas diferenças de pressão ΔP indicadas diretamente no MDD30 (em PSI). 
Altura 
Reservatório 
Medida 
(mm) 
Volume 
Coletado 
(L) 
Tempo 
Cronometrado 
(min) 
Vazão 
(L/min) 
ΔP 
(PSI) 
ΔP 
(mmca) 
 
 
 
 
 
 
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Análise dos Dados: 
Montar um gráfico linear com ΔP no eixo das abscissas e a Vazão no eixo das ordenadas. 
Ajuste uma função do tipo: 
𝑄 = 𝐾√𝛥𝑃 
Está é a equação da curva de calibração. 
A equação teórica completa é: 
 
O Coeficiente de descarga C pode ser obtido experimentalmente. 
A diferença de pressão ΔP pode ser obtida diretamente do MDD em psi e deve ser convertida 
para Pascal (Pa) antes de aplica à equação da vazão. 
 
Sugestões adicionais: 
- realizar o ajuste da curva utilizando planilha eletrônica; 
- construir o gráfico em escala logarítmica e verificar que o resultado é uma reta; 
- verificar o equacionamento teórico e as normas de construção de placas de orifício; 
 
 
 
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- Comparar o resultado com a equação proposta por Stolz (MARTINS, 1998) para o coeficiente de descarga. Note 
que a equação é sugerida para diâmetros de tubulação D>50mm. 
 
Referências Bibliográficas 
ISMAIL, K. A .R. GONÇALVES, M. M. BENEVENUTO, F. J. Instrumentação Básica para 
Engenharia. Editora do autor, 1998. 
MARTINS, N. Manual de Medição de Vazão. Editora Interciência, 1998. 
FOX, R. W. , PRITCHARD, F. J., MCDONALD, A. T. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 6º 
Ed. Editora LTC, 2006. 
WATER MEASUREMENT MANUAL – disponível para visualização em 14/06/2012 – Capítulo 
14: http://www.usbr.gov/pmts/hydraulics_lab/pubs/wmm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://www.usbr.gov/pmts/hydraulics_lab/pubs/wmm
 
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1.5 Tubo de Venturi 
Objetivo: Obter uma equação (curva de calibração) que permita calcular a vazão a partir da 
medida do diferencial de pressão em um tubo de Venturi. 
 
FIGURA 7 – TUBO DE VENTURI 
Introdução: 
O tubo de Venturi é um medidor de vazão deprimogênio muito utilizado industrialmente por 
apresentar baixar perda de carga residual e é formado por um tubo com uma contração de secção 
seguida de uma expansão suave que provoca uma diferença de pressão que é proporcional à vazão 
de fluido. 
 
FIGURA 8 – TUBO DE VENTURI E TOMADAS DE PRESSÃO 
A diferença de pressão ΔP é determinada por: 
ΔP = ( ρm - ρf ) · g ·Δh 
A vazão é obtida por uma função do tipo: 
𝑄 = 𝐾√𝛥𝑃 
 
 
 
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Procedimento experimental: 
O experimento consiste em medir a diferença de pressão entre uma tomada na entrada do tubo 
e outra na contração (garganta). 
Preparação: 
Medida da Vazão: 
A medida da vazão será realizada através do reservatório de medida ou utilize o rotâmetro. 
Medida das pressões: 
Conecte as mangueiras às tomadas de pressão do Venturi (localizadas no painel em inox) 
ao manômetro diferencial eletrônico MDD30. 
Ensaio: 
Fechar totalmente as válvulas de entrada do quadro em uso. 
Abra vagarosamente a válvula do Venturi acompanhando o ΔP no manômetro diferencial 
eletrônico. 
Atuar a válvula de esfera varrendo toda a faixa e obtendo, no mínimo, 15 valores de Vazão e 
suas respectivas diferenças de pressão ΔP indicadas diretamente no MDD30. 
Altura 
Reservatório 
Medida 
(mm) 
Volume 
Coletado 
(L) 
Tempo 
Cronometrado 
(min) 
Vazão 
(L/min) 
ΔP 
(PSI) 
ΔP 
(mmca) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Análise dos Dados: 
Montar um gráfico linear com ΔP no eixo das abscissas e a Vazão no eixo das ordenadas. 
A equação teórica completa é: 
 
Considerando que o Venturi foi construído de acordo com norma ASTM, para Re>4000, 
calculado na secção reduzida, o coeficiente de descarga aproxima-se da unidade, sendo considerado: 
C = 0,99 
Desta forma, pode se ajustar uma função do tipo: 
𝑄 = 𝐾√𝛥𝑃 
Está é a equação da curva da calibração e todos os termos constantes estão englobados em 
uma constante K a ser determinada experimentalmente. 
Note que K pode ser obtido teoricamente por: 
 
Sugestões adicionais: 
- realizar o ajuste da curva utilizando planilha eletrônica; 
- construir o gráfico em escala di-log (log-log) e verificar que o resultado é uma reta; 
 
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- comparar o resultado de K obtido experimentalmente com o K obtido teoricamente para C = 0,99. Verifique o erro 
associado. 
 
Referências Bibliográficas 
ISMAIL, K. A .R. GONÇALVES, M. M. BENEVENUTO, F. J. Instrumentação Básica para 
Engenharia. Editora do autor, 1998. 
MARTINS, N. Manual de Medição de Vazão. Editora Interciência, 1998. 
FOX, R. W. , PRITCHARD, F. J., MCDONALD, A. T. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 6º 
Ed. Editora LTC, 2006. 
WATER MEASUREMENT MANUAL – disponível para visualização em 14/06/2012 – Capítulo 
14: http://www.usbr.gov/pmts/hydraulics_lab/pubs/wmm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1.6 Perda de Carga Localizada 
Objetivo: Verificar a perda de carga em um elemento singular e determinar o comprimento 
equivalente do mesmo. 
Introdução 
As instalações hidráulicas não são formadas unicamente de tubos e a inserção de elementos 
como curvas, reduções e válvulas ocasionar perdas de carga adicionais. 
 
FIGURA 9 - SINGULARIDADES 
Torna-se bastante prático converter o efeito causado por uma singularidade em um 
comprimento equivalentede tubulação que, se adicionado à instalação, causa o mesmo efeito de 
perda de carga. 
Este método é conhecido por Comprimento Equivalente. 
A equação da perda de carga em uma singularidade é obtida por: 
Δℎ = 𝐾𝑠 · 
𝑉²
2 · g
 
Onde: 
Δℎ - perda de carga no trecho considerado 
𝐾𝑠 - coeficiente de perda de carga singular 
𝑉 - velocidade média (V=Q/A) 
g - aceleração da gravidade 
 
 
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Comparando com a equação de Darcy-Weisbach: 
𝐾𝑠 = 𝑓 · 
𝐿
𝐷
 
E então: 
𝐿𝑒𝑞 =
𝐾𝑠 · D 
𝑓
 
 
Novamente, isto somente pode ser considerado verdadeiro para Re elevados. 
Pode-se avaliar a perda de carga em singularidades utilizando a montagem a seguir, que 
exemplifica a medida em um cotovelo, podendo ser utilizada para outras singularidades. 
 
FIGURA 10 – PERDA DE CARGA EM SINGULARIDADES 
Procedimento experimental: 
Preparação: 
Medida de Vazão: 
 A medida de vazão será realizada através do reservatório de medida. 
 
 
 
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Ensaio: 
Fechar totalmente a válvula de entrada e ligar a bomba, abrir somente a válvula de esfera da 
linha de singularidades. 
Abra a válvula de entrada vagarosamente acompanhando o piezômetro até que seja 
estabelecida a vazão máxima da instalação, ou seja, atingindo o limite do piezômetro. Pressurize o 
piezômetro se necessário. 
Atuar na válvula da entrada varrendo toda a faixa e obtendo, no mínimo, 10 valores de Pa, Pb e Pc e 
calcular Δ𝑃. 
Altura 
Reservatório 
Medida 
(mm) 
Volume 
Coletado 
(L) 
Tempo 
Cronometrado 
(min) 
Vazão 
(L/min) 
Pa 
(mmca) 
Pb 
(mmca) 
Pc 
 (mmca) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Análise dos Dados: 
Montar uma tabela com os resultados. 
Q 
(m³/s) 
Δℎ𝑐𝑜𝑡𝑜𝑣𝑒𝑙𝑜 
(m) 
Δℎ𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 
(m) 
Re 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Perda de Carga Localizada: 
 Montar um gráfico linear com Δℎ𝑐𝑜𝑡𝑜𝑣𝑒𝑙𝑜 e Δℎ𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 sobrepostos contra vazão Q no 
eixo das abscissas. 
 Ajustar curvas do tipo: 
Δℎ𝑐𝑜𝑡𝑜𝑣𝑒𝑙𝑜 = 𝐶1 · 𝑄² 
Δℎ𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 = 𝐶2 · 𝑄² 
 Determinar 𝐾𝑠 para as duas singularidades. 
 
 
 
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Comprimento Equivalente 𝐿𝑒𝑞: 
 Montar um gráfico linear de 𝐾𝑠 contra Re para os dois tubos. Note que 𝐾𝑠 é 
praticamente independente de Re para Re elevados; 
 Determinar o comprimento equivalente para os dois tubos 𝐿𝑒𝑞 . 
 
Sugestões adicionais: 
- realizar o ajuste das curvas em planilha eletrônica; 
- Verifique se a localização do ponto de medida da pressão pode alterar o resultado. Considere se é necessário 
descontar o comprimento equivalente do tubo localizado e se o escoamento já está plenamente desenvolvido no ponto de 
tomada da pressão. 
 
Referências bibliográficas 
STREETER, V. L. Mecânica dos Fluidos. McGraw Hill do Brasil. São Paulo, 1978. 
FOX, R. W. , PRITCHARD, F. J., MCDONALD, A. T. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 6º 
Ed. Editora LTC, 2006.