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Tubo Venturi como medidor de vazão - Relatório completo

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Universidade Federal do Ceará 
Centro de Ciências Agrárias 
Departamento de Engenharia Agrícola 
Graduação em Agronomia 
ADO195-Hidráulica Aplicada 
 
 
 
 
 
 
 
(Relatório de aula prática) 
Tubo Venturi como medidor de vazão 
 
 
 
Laura Cunha Rebouças Lessa, 373496 
Maria Vitória Mendes Cordeiro, 373504 
 
 
 
Fortaleza-Ce 
23 de novembro 2017 
1. Introdução 
 
O tubo de Venturi é um medidor de vazão classificado como medidor do tipo 
deprimogênio, pois contém uma redução na seção transversal é adequado para 
aplicações de medição de vazão nas quais se exige baixa perda de carga, é 
formado por três partes (cone de entrada, garganta e cone de saída), instalado 
em série com a tubulação e a passagem do fluido pela garganta, gera aumento 
de velocidade e redução da pressão estática do fluido. 
 O efeito Venturi ocorre, quando num sistema fechado, o fluido em movimento 
constante dentro de um duto uniforme comprime-se momentaneamente ao 
encontrar uma zona de estreitamento diminuindo sua pressão e 
consequentemente aumentando sua velocidade ao atravessar a zona estreitada 
onde ocorre também uma baixa pressão, e se neste ponto se introduzir um 
terceiro duto ou uma sonda, encontrará uma sucção de fluido contido nessa 
ligação. Este efeito recebe o nome do físico italiano Giovanni Battista Venturi. 
Esse efeito é explicado pelo efeito de Bernoulli e o princípio de continuidade 
de massa. Se o fluxo de um fluído é constante, mas sua área de escoamento 
diminui então necessariamente sua velocidade aumenta. Para o teorema a 
conservação da energia se a energia cinética aumenta, a energia determinada 
pelo valor da pressão diminui obrigatoriamente. 
A vazão pode ser determinada a partir do escoamento de um fluido através 
de determinada seção transversal de conduto livre ou de um conduto forçado. 
Isso significa que a vazão representa a rapidez com a qual um volume escoa. 
 
2. Objetivo 
 
A aula ministrada dia 03 de novembro objetivou a utilização do tubo Venturi 
como medidor de vazão e como injetor de fertilizantes utilizando um sistema 
Bypass. 
 
3. Metodologia 
Foi medido o volume de água coletado em um tempo determinado (10s) em 
quatro pressões diferentes. 
Também foi visto o funcionamento do tubo Venturi como injetor de 
fertilizantes, através da aplicação de pressões tão elevadas no sistema, que 
eram capazes de causar uma pressão negativa, que succiona o liquido desejado, 
injetando-o no sistema. 
 
Figura 1: Da esquerda para direita: Medidor de pressão; sistema By pass montado; 
vacuômetro. 
 
A vazão medida através do volume é calculada da seguinte forma: 
PA/ɣ + ZA + VA2/2g = PB/ɣ + ZB + VB2/2g 
VB2/2g – VA2/2g = PA/ɣ - PB/ɣ + ZA –ZB 
VB2 - VA2/2g = PA – PB/ɣ + ZA-ZB 
VB2 – VA2 = 2g [(PA – PB/ɣ) + (ZA – ZB)] 
 
Q= A . V 1/DB4 – 1/ DA4 
V=Q/A DA4 – DB4/ DB4 . DA4 
VA= 4Q/ π DA2 
VB= 4Q/ π DB2 
 
(4Q/ π DB2) – (4Q/ π DA2) = 2g [(PA – PB/ ɣ) = ZA - ZB 
16Q2/ π2 DB4 - 16Q2/ π2 DA4 
16Q2/ π2 . (1/DB4 – 1/ DA4) 
 
16Q2/ π2 . (1/DB4 – 1/ DA4) = 2g [ (PA – PB/ ɣ) + (ZA –ZB)] 
Q2 ( 1/DB4 – 1/ DA4) = π2/ 16 . 2g [(PA – PB/ ɣ) + ( ZA –ZB)] 
Q2 . (DA4 – DB4/ DB4 . DA4) = 2g π2/ 16 . [(PA- PB/ ɣ) + (ZA – ZB)] 
 
Q2= 2g π2/ 16 . [(PA- PB/ ɣ) + (ZA – ZB)] . [DB4 – DA4/ DA4 . DB4] 
Q = √ [2g π2/ 16 . [(PA- PB/ ɣ) + (ZA – ZB)] . [DB4 – DA4/ DA4 . DB4]] 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. Resultados e discussão 
 
Os valores de água captados e as quatro diferentes pressões nos 
diâmetros externo e interno se encontram na tabela a seguir: 
 VENTURI COMO MEDIDOR DE VAZÃO 
 Pa (Kgf/cm²) Pb (cmHg) Pb (kgf/cm²) V (L) t (s) 
1º 2,3 -53 -0,720 3,87 10,26 
2º 1,5 -49 -0,666 3,81 10,1 
3º 2 -50 -0,679 3,6 10,21 
4º 1 -37 -0,503 2,63 10,3 
Menor diâmetro do tubo Venturi: 4mm = 0,004m 
Maior diâmetro do tubo Venturi: ¾’’ =19,05mm = 0,019m 
 Em posse desses valores, é possível mensurar as vazões teóricas nas 
diferentes pressões. 
 
 Primeira medida: 
𝑄 = √
2 × 9,78 × 𝜋²
16
× [
23000 − (−7200)
𝛾
+ (𝑍𝑎 − 𝑍𝑏)] ×
0,0044 × 0,0194
0,0194 − 0,0044
= 0,000305𝑚3/𝑠 = 1100,56𝐿/ℎ 
 Segunda medida 
𝑄 = √
2 × 9,78 × 𝜋²
16
× [
15000 − (−6660)
𝛾
+ (𝑍𝑎 − 𝑍𝑏)] ×
0,0044 × 0,0194
0,0194 − 0,0044
= 0,000258𝑚3/𝑠 = 932,04𝐿/ℎ 
 Terceira medida 
𝑄 = √
2 × 9,78 × 𝜋²
16
× [
20000 − (−6790)
𝛾
+ (𝑍𝑎 − 𝑍𝑏)] ×
0,0044 × 0,0194
0,0194 − 0,0044
= 0,000287𝑚3/𝑠 = 1036,56𝐿/ℎ 
 
 Quarta medida 
𝑄 = √
2 × 9,78 × 𝜋²
16
× [
23000 − (−7200)
𝛾
+ (𝑍𝑎 − 𝑍𝑏)] ×
0,0044 × 0,0194
0,0194 − 0,0044
= 0,000205𝑚3/𝑠 = 741,25𝐿/ℎ 
 
Já as vazões reais obtidas foram as seguintes: 
 Primeira medida 
𝑄 = 
3,87𝐿
10,26𝑠
= 0,377𝐿/𝑠 = 1357,89𝐿/ℎ 
 Segunda medida 
𝑄 = 
3,81𝐿
10,10𝑠
= 0,3772𝐿/𝑠 = 1357,92𝐿/ℎ 
 
 Terceira medida 
𝑄 = 
3,60𝐿
10,21𝑠
= 0,352𝐿/𝑠 = 1269,34𝐿/ℎ 
 
 Quarta medida 
𝑄 = 
2,63𝐿
10,30𝑠
= 0,255𝐿/𝑠 = 919,22𝐿/ℎ 
 
Já com o tubo Venturi atuando como injetor de fertilizantes, foram obtidos 
os valores a seguir: 
 
 
De acordo com a pressão, os tempos para sucção do mesmo volume de 
água (500mL) eram alterados, sendo que os menores tempos eram obtidos nas 
menores pressões. 
Podem ser calculadas as vazões reais para cada pressão: 
𝑄 =
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝐿)
𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 (ℎ)
 
 Primeira medida 
𝑄 =
0,5𝐿
0,00381ℎ
= 131,23
𝐿
ℎ
 
 
 
 Segunda medida 
𝑄 =
0,5𝐿
0,00396ℎ
= 126,26
𝐿
ℎ
 
 Terceira medida 
 
𝑄 =
0,5𝐿
0,00414ℎ
= 120,77
𝐿
ℎ
 
 Quarta medida 
 
𝑄 =
0,5𝐿
0,00427ℎ
= 117,09
𝐿
ℎ
 
 VENTURI COMO INJETOR DE FERTILIZANTES SOLÚVEIS 
 Pa (Kgf/cm²) Pb (cmHg) Pb (kgf/cm²) V (L) t (s) T(h) 
1º 1 -37 -0,720 0,5 13,72 0,00381 
2º 1,5 -49 -0,666 0,5 14,26 0,00396 
3º 2 -50 -0,679 0,5 14,91 0,00414 
4º 2,3 -53 -0,503 0,5 15,4 0,00427 
 
As vazões encontradas podem ser correlacionadas com as pressões (Pa 
e Pb), para então descobrir em qual valor de pressão se tem uma maior 
quantidade de fluido fertilizante sendo injetado no sistema. 
 
 
Ao correlacionar a vazão com a primeira pressão (Pa), observa-se que 
quanto maior a pressão, menor a vazão do sistema, o que é um dado 
equivocado, já que espera-se que com o aumento da pressão, se tenha um 
aumento na velocidade, interferindo diretamente no aumento da vazão. 
 
 
105
110
115
120
125
130
135
1 1,5 2 2,3
V
az
ão
 (
L/
h
)
Pressão A (Kgf/cm²)
Relação da vazão com a pressão A
Vazão Linear (Vazão)
105
110
115
120
125
130
135
-0,72 -0,666 -0,679 -0,503
V
az
ão
 (
L/
h
)
Pressão B (Kgf/cm²)
Vazão em relação a pressão B
Vazão Linear (Vazão)
 
A pressão negativa indica que a velocidade da água que passa pelo sistema 
é tão ata, que um vácuo foi criado, succionando o fluído externo e o distribuindo 
no sistema. Assim, quanto mais negativa a pressão, maior o vácuo e, 
consequentemente, maior o volume de fluido injetado no sistema. 
Também é possível correlacionar a vazão do tubo Venturi como injetor de 
fertilizantes com a vazão do tubo Venturi funcionando somente como medidor de 
vazão. 
 
 
 
Relacionando a vazão real do sistema by pass como medidor de vazão e a 
vazão do sistema como injetor de fertilizantes, é possível observar que a vazão 
no primeiro caso é muito superior que a vazão no segundo caso, indicando que 
existem perdas quando este é usado como injetor de fertilizantes. 
 
5. Conclusão 
A partir dos resultados obtidos, foi possível observar que a medida que a 
pressão é aumentada, a vazão que passa pelo tubo Venturi também aumenta, 
pois esta influi diretamente na velocidade da água que passa pelo local. 
Também foi observado que quanto menor a pressão aplicada, menor o tempo 
gasto pelo tubo para succionar a mesma quantidade de água, o que é um 
resultado equivocado, já que espera-se que maiores valores de pressão 
impliquem em uma maior velocidade no sistema e assim, mais fortemente será 
o vácuo (pressão