4º laboratório de eme 502 - iem.unifei.edu.br · medidor de venturi - um trecho de tubulação de...
TRANSCRIPT
![Page 1: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/1.jpg)
4º Laboratório de EME 502 MEDIDAS DE VAZÃO
Profa. Ana Lúcia Fernandes de Lima e Silva
http://www.iem.unifei.edu.br/labtc/ana.html
Universidade Federal de Uberlândia
Instituto de Engenharia Mecânica
![Page 2: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/2.jpg)
Objetivos
Conhecer o princípio de funcionamento de alguns medidores de
vazão;
Entender e aplicar a Equação de Bernouli para determinação da vazão
teórica;
Obter a vazão experimental pelo método volumétrico comparando-a
com as obtidas por outros medidores;
![Page 3: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/3.jpg)
� Em hidráulica ou em mecânica dos fluidos, define-se vazão como a relação entre o volume e o tempo. � A vazão pode ser determinada a partir do escoamento de um fluido através de determinada seção transversal de um conduto livre (canal, rio ou tubulação aberta) ou de um conduto forçado (tubulação com pressão positiva ou negativa). � Isto significa que a vazão representa a rapidez com a qual um volume escoa. � As unidades de medida adotadas são geralmente o m³/s, m³/h, l/h ou o l/s.
Vazão Volumétrica
![Page 4: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/4.jpg)
A forma mais simples para se calcular a vazão volumétrica é apresentada a seguir na equação mostrada.
Cálculo da Vazão Volumétrica
Qv representa a vazão volumétrica V é o volume t o intervalo de tempo para se encher o reservatório.
Método Experimental �
![Page 5: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/5.jpg)
• Controle de processos industriais
• Sistemas de abastecimento de uma cidade
• Bombas gasolina nos postos
• Sistema de dutos petrolíferos
• Sistemas de irrigação , etc
Aplicações
Escolha do Medidor Precisão necessária
Ordem de grandeza da vazão
Custo
Complexidade operacional
Facilidade de leitura ou de redução de dados
Tempo de vida em serviço, etc
![Page 6: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/6.jpg)
Métodos
![Page 7: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/7.jpg)
Métodos
![Page 8: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/8.jpg)
Pressão estática: É a pressão real ou a pressão termodinâmica
que atua no fluido.
Pressão Dinâmica: É pressão decorrente da transformação da
energia cinética do fluido em pressão, através de uma
desaceleração isoentrópica do mesmo.
Pressão Total: soma da pressão estática com a dinâmica.
Leituras de pressões estática, total e dinâmica.
![Page 9: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/9.jpg)
Os medidores de vazão que usam a redução de seção baseiam-se na aceleração imposta ao fluxo que passa por um bocal.
![Page 10: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/10.jpg)
Equação Fundamental da Hidrodinâmica
![Page 11: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/11.jpg)
mas:
2 2
-
-
2 2
![Page 12: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/12.jpg)
2 2
2 2
2 2
-
-
-
![Page 13: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/13.jpg)
Finalmente chega-se à Equação de Bernoulli:
V1A1 = V2A2
![Page 14: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/15.jpg)
ou
em termos de comprimento
![Page 16: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/16.jpg)
É possível mostrar, com base na equação de Bernoulli que o escoamento invíscido de um fluido através de uma restrição é realizado a uma velocidade que depende da diferença de pressões entre os dois reservatórios
![Page 17: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/17.jpg)
Bernoulli:
Continuidade:
![Page 18: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/18.jpg)
O valor real da diferença de pressão, isto é, o valor medido, contempla também efeitos viscosos e efeitos inerciais adicionais. Assim, o valor de p medido é superior àquele resultante da aceleração do escoamento devido à redução de área entre 1 e 2 (da Equação de Bernoulli). A diferença é proveniente de fenômenos tais como a perda de carga (efeito viscoso), a formação da vena contracta (efeitos inerciais) e mesmo o posicionamento das tomadas de pressão estática.
Vazão Teórica
p real p ideal
![Page 19: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/19.jpg)
Escoamento através de uma placa -
orifício. Fluído: água; velocidade: 1.4
m/s; Re = 4.300. Visualização através do
método das bolhas de hidrogênio.
Escoamento em um bocal divergente; lento (à
esquerda, velocidade 0,3 ~ 0,4 m/s) e rápido (à
direita, 1,5 ~ 2,0 m/s); fluido: água; ângulo
divergente: 20o; visualização: método dos
traçadores.
perda de carga (efeito viscoso) vena contracta (efeitos inerciais)
![Page 20: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/20.jpg)
A inércia das partículas de água que continuam a convergir depois de tocar as bordas do orifício.
Vena Contracta
![Page 21: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/21.jpg)
Para incorporar na equação geral os fatores que aumentam a diferença de pressão, isto é, que a tornam maior que aquela resultante da aceleração entre 1 e 2 (Bernoulli), usa-se o coeficiente de descarga Cd
Os coeficientes de correção usados nos medidores de vazão, são:
![Page 22: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/22.jpg)
Medidor de Venturi
- um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado um anel piezométrico para medir a pressão estática nesta seção; - uma seção convergente que tem por objetivo uniformizar a distribuição de velocidade na seção circular reduzida, chamada garganta, também munida de um anel piezométrico para medição de pressão estática; - um trecho divergente que, gradualmente, leva a seção circular da garganta de volta à medida do conduto.
![Page 23: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/24.jpg)
Outra característica importante do Venturi é que ele é construído de tal forma que o coeficiente de contração é igual a 1,0 , portanto:
Cv = C
d para o medidor de venturi, ou seja, C
c =1
hgA
A
A
CQ d
r
..2
1
22
1
2
Diferença de altura estática ou piezométrica (m.c.a)
Fator de velocidade de aproximação
hgKAQr ..22
Coeficiente de Vazão
Teórica
![Page 25: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/25.jpg)
Curva de Calibração
![Page 26: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/26.jpg)
Curva característica para Venturi
![Page 27: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/27.jpg)
Placa de orifício
![Page 28: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/28.jpg)
Coeficiente de Escoamento em função do número de Reynolds
Curva característica para Placas de orifício
![Page 29: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/29.jpg)
Rotâmetro
![Page 30: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/30.jpg)
Principais Características:
• A vazão varia linearmente com a posição do flutuador;
• Só pode ser instalado na orientação vertical;
• Pode ser bem pequeno, com diâmetros entre 1/8”, ou bem grande, com diâmetro de 4”;
• Opera com gases e líquidos limpos;
• As vazões-limite (fundo de escala) estão entre 16 l/s e 3.000 Nl/s;
• As vazões mínimas são por volta de 10 l/s e 10 Nl/s;
• A leitura é realizada diretamente da posição de equilíbrio do flutuador,isto é, não requer medição de diferença de pressão ou perda de carga;
• A perda de carga na linha é constante, isto é, não varia com a vazão;
• É muito empregado em indústrias, pelo custo reduzido e facilidade de leitura, e em laboratórios, pela possibilidade de leitura de baixas vazões com alguma precisão e pela facilidade de instalação e substituição.
![Page 31: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/32.jpg)
Vazão
![Page 33: 4º Laboratório de EME 502 - iem.unifei.edu.br · Medidor de Venturi - um trecho de tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052516/5b57e7c67f8b9a657c8b4cf4/html5/thumbnails/33.jpg)
Bancada Experimental
Placa orifício
Rotâmetro
Venturi