Universidade Estadual de Campinas - Faculdade de Engenharia Química

EQ601 – Laboratório de Engenharia Química I - 1º Semestre 2012

Prof.ª Melissa Gurgel Adeodato Vieira

Prof.ª Marisa Beppu

PED – Mariana Agostini de Moraes

Experimento 6.3 – Medidores de Fluxo

Alunos: RA:

Heitor Mobilio de Padua Melo 081588

Nícolas Garcia Scalioni 082402

Marina Caires Polidoro 084505

Sayonara Soares de Freitas Carneiro 092969

Suellen Vieira Tenorio Sales 092997

Ludmila Oliveira Borsoni 094088

Mariana Beatriz Quinália 094159

Campinas, 21 de maio de 2012

1. Procedimento Experimental

Realizou-se o experimento em duas etapas. A primeira foi realizada para o

Sistema Integrado (Figura 1), composto por um Tubo Venturi, uma Placa de Orifício e

um Rotâmetro (Cuja curva de calibração foi fornecida pelo fabricante) e consistiu na

verificação do nível dos manômetros à montante e à jusante do Venturi e da placa de

orifício, referentes a diversas vazões (válvula 1). Essas alturas são utilizadas para o

cálculo da diferença de pressão. Tomou-se como referência para a variação de vazão a

escala do rotâmetro, adotando o valor máximo o limite do piezômetro e, a partir dele,

subdividindo-a. Paralelamente mediu-se a vazão mássica conforme o seguinte método:

Cronometrava-se o tempo necessário para equilibrar a massa de água que enchia o tanque

com os pesos que eram acrescentados. Cada peso (2kg) era acoplado ao sistema de modo

a manter o tempo cronometrado superior a 40 segundos, a fim de garantir maior precisão

aos cálculos da vazão. Media-se, também, a temperatura da água do tanque, necessária

para estipular sua massa específica.

A segunda parte foi referente ao estudo das placas de orifício, que consiste em

uma tubulação que divide-se em duas linhas com mesmo diâmetro, mas que nas quais

estão contidas medidores com diâmetros diferentes. Ao sistema estavam acoplados a

nove manômetros, sendo quatro à montante e cinco à jusante da placa, como na primeira

parte. Utilizou-se também o mesmo procedimento de subdivisão de valores de vazão da

primeira parte, assim como determinação da vazão mássica do tanque.

1

2. Descrição do Sistema Experimental

2.1 Medidores de fluxo

Verificou-se se os níveis dos manômetros estavam na mesma posição, abriu-se

totalmente a válvula V1 e ligou-se a bomba. Abriu-se a válvula do tanque e a válvula do

rotâmetro para uma dada vazão e observaram-se as tomadas de pressão piezométricas e o

rotâmetro. Após a estabilização do fluxo procedeu-se à leitura dos manômetros de

interesse (dois para o Venturi e dois para o Medidor de Orifício) e do rotâmetro, para os

15 pontos de vazão.

Simultaneamente, para cada ponto de vazão, realizou-se a medição da vazão

mássica da água, através da massa dos pesos e do tempo gasto para que a alavanca da

bancada hidráulica atingisse o equilíbrio. Essa etapa consiste em subir a alavanca que

esvazia o tanque, abaixar a mesma, que logo volta a encher-se. No momento que ela sobe

e encontra a trava, o cronômetro era disparado e imediatamente colocavam-se os pesos ao

braço de contrapeso do sistema. Assim, o tanque voltava a encher-se. Quando a alavanca

voltava a encontrar a trava, o cronômetro era pausado. Anotava-se o tempo e as massas

das anilhas. A massa de água captada igualava-se ao triplo da massa das anilhas

utilizadas.

2.2 Medidores de orifício

Mediu-se o diâmetro do tubo e as distâncias das tomadas de pressão à montante e

à jusante em relação à placa de orifício. Após isso, abriu-se a válvula 01 na linha de

entrada, ligou-se a bomba, abriu-se a válvula do tanque e verificou-se o nível do

multimanômetro. Abriu-se, então, a válvula do medidor superior primeiramente, e para

15 pontos fixos de vazão, esperou-se a estabilização das tomadas de pressão e

procederam-se as leituras. Realizou-se a medida de vazão na bancada hidráulica,

seguindo-se o procedimento descrito anteriormente. O mesmo procedimento foi realizado

para a linha inferior.

2

3. Dados experimentais e resultados das variáveis solicitadas

Dados e Propriedades:Densidade Água 25°C ρ (kg/m³) 997,048Massa do disco de metal M (kg) 2Dens. Fluido Man. (kg/m³) 997,048Acel. Gravidade g (m/s²) 9,81Coef. de Descarga Co (adm) 0,601Diâmetro Interno do Tubo (m) 0,051Diâmetro Interno do Orifício (m) 0,02Seção Transversal Ai (m²) 0,002043Seção Transversal S1 (m²) 0,000531Seção Transversal S2 (m²) 0,000201

Tabela 3.1: Dados gerais do experimento

Venturi Placa de OrifícioQ Real (m³/s) ΔP(Pa) Q (m³/s) ΔP (Pa) Q (m³/s)0,00006 58,69 7,5E-05 58,69 6,56E-05

0,00008 97,81 9,6E-05 97,81 8,46E-05

0,00010 136,93 1,1E-04 146,72 1,04E-04

0,00012 136,93 1,1E-04 156,50 1,07E-04

0,00013 205,40 1,4E-04 215,18 1,26E-04

0,00015 264,09 1,6E-04 303,21 1,49E-04

0,00018 332,56 1,8E-04 371,68 1,65E-04

0,00022 479,27 2,1E-04 567,30 2,04E-04

0,00025 606,43 2,4E-04 714,02 2,29E-04

0,00026 762,92 2,7E-04 919,42 2,59E-04

0,00030 948,76 3,0E-04 1105,26 2,85E-04

0,00033 1173,72 3,3E-04 1418,25 3,22E-04

0,00037 1418,25 3,7E-04 1770,37 3,60E-04

0,00038 1672,56 4,0E-04 2024,68 3,85E-04

0,00044 2005,11 4,4E-04 2396,36 4,19E-04

Tabela 3.2: Vazão Real, Diferença de Pressão e Vazão para Venturi e Placa de Orifício

Q Real (m³/s) Altura no Rotâmetro (m) Q Rotâmetro (m³/s)

3

0,00006 0,010 4,58E-050,00008 0,020 6,67E-050,00010 0,030 8,75E-050,00012 0,040 1,08E-040,00013 0,050 1,29E-040,00015 0,060 1,50E-040,00018 0,075 1,81E-040,00022 0,085 2,02E-040,00025 0,100 2,33E-040,00026 0,115 2,65E-040,00030 0,130 2,96E-040,00033 0,145 3,27E-040,00037 0,160 3,58E-040,00038 0,175 3,90E-040,00044 0,190 4,21E-04

Tabela 3.3: Vazão do Tanque x Vazão do Medidor

Re C0 ΔP Flange ΔP Distante Q Tanque

Placa 1- S

29931,74 0,718 -127153,53 -84116,95 0,000207

31579,65 0,698 -149649,93 -98788,51 0,000219

34737,64 0,697 -181927,36 -117372,49 0,000241

38597,28 0,734 -202467,55 -129109,74 0,000267

42362,83 0,759 -227898,25 -142803,20 0,000294

44576,45 0,755 -255285,17 -168233,90 0,000309

44919,33 0,721 -283650,19 -179971,15 0,000311

48087,86 0,733 -314949,52 -199533,23 0,000333

50102,32 0,725 -349183,16 -219095,32 0,000347

51084,66 0,712 -376570,07 -237679,29 0,000354

Placa 2- I

1345916,62 0,120 -13693,46 -11737,25 0,000021

854319,56 0,131 -28365,02 -25430,71 0,000034

343628,62 0,136 -163343,38 -127153,53 0,000084

314993,22 0,140 -182905,46 -142803,20 0,000091

300675,09 0,139 -204423,75 -157474,76 0,000096

276810,90 0,143 -226920,15 -175080,63 0,000104

267267,03 0,142 -247460,33 -190730,30 0,000107

252948,35 0,144 -268978,62 -207358,07 0,000114

243404,51 0,145 -287562,60 -221051,52 0,000118

229086,02 0,142 -338424,01 -258219,48 0,000125

Tabela 3.4: Coeficiente de Descarga no orifício em função do Número de Reynolds para os Medidores

4

Placa 1 - superior

Q Tanque(m³/s) Altura(cm) ΔP(Pa)Distância das Tomadas(cm)

0,000207409

4,0 0,00 -31,5

2,8 27386,91 -3,0

2,7 26408,81 -2,0

2,9 28365,02 -1,0

-10,9 -106613,35 1,0

-10,2 -99766,62 2,0

-8,1 -79226,43 3,0

-4,9 -47927,10 13,5

-5,8 -56730,04 31,5

0,000218828

6,0 0,00 -31,5

4,5 44014,68 -3,0

4,2 41080,37 -2,0

4,4 43036,58 -1,0

-11,5 -112481,97 1,0

-10,8 -105635,24 2,0

-8,4 -82160,74 3,0

-4,5 -44014,68 13,5

-5,6 -54773,83 31,5

0,000240711

8,5 0,00 -31,5

7,0 68467,29 -3,0

6,6 64554,87 -2,0

7,0 68467,29 -1,0

-12,4 -121284,91 1,0

-11,6 -113460,07 2,0

-8,6 -84116,95 3,0

-3,9 -38146,06 13,5

-5,0 -48905,20 31,5

0,000267456

10,5 0,00 -31,5

8,5 83138,85 -3,0

8,1 79226,43 -2,0

8,4 82160,74 -1,0

-12,9 -126175,43 1,0

-12,2 -119328,70 2,0

-8,9 -87051,26 3,0

-3,6 -35211,75 13,5

-4,7 -45970,89 31,5

0,000293549

12,5 0,00 -31,5

10,3 100744,72 -3,0

9,9 96832,30 -2,0

10,3 100744,72 -1,0

-14,0 -136934,57 1,0

-13,0 -127153,53 2,0

-9,2 -89985,58 3,0

-3,0 -29343,12 13,5

-4,3 -42058,48 31,5

5

0,000308888

15,0 0,00 -31,5

13,0 127153,53 -3,0

12,6 123241,12 -2,0

12,9 126175,43 -1,0

-15,1 -147693,72 1,0

-13,1 -128131,64 2,0

-9,3 -90963,68 3,0

-2,4 -23474,50 13,5

-4,2 -41080,37 31,5

0,000311264

17,0 0,00 -31,5

14,7 143781,30 -3,0

14,4 140846,99 -2,0

14,7 143781,30 -1,0

-15,5 -151606,13 1,0

-14,3 -139868,88 2,0

-9,8 -95854,20 3,0

-2,1 -20540,19 13,5

-3,7 -36189,85 31,5

0,00033322

19,5 0,00 -31,5

17,0 166277,69 -3,0

16,5 161387,17 -2,0

17,0 166277,69 -1,0

-16,2 -158452,86 1,0

-15,2 -148671,82 2,0

-10,2 -99766,62 3,0

-1,6 -15649,67 13,5

-3,4 -33255,54 31,5

0,000347179

22,0 0,00 -31,5

19,5 190730,30 -3,0

18,9 184861,67 -2,0

19,5 190730,30 -1,0

-17,2 -168233,90 1,0

-16,2 -158452,86 2,0

-10,7 -104657,14 3,0

-1,0 -9781,04 13,5

-2,9 -28365,02 31,5

0,000353986

24,8 0,00 -31,5

21,8 213226,69 -3,0

21,0 205401,86 -2,0

21,7 212248,59 -1,0

-17,9 -175080,63 1,0

-16,7 -163343,38 2,0

-10,7 -104657,14 3,0

-0,2 -1956,21 13,5

-2,5 -24452,60 31,5

Tabela 3.5 - Variação da Pressão em função da distância das tomadas de pressão à montante e à jusante

em relação à placa de orifício, para diferentes vazões (placa 1 – superior).

6

Placa 2 - inferiorQ Tanque(m³/s) Altura(cm) ΔP(Pa) Distância das Tomadas(cm)

0,000021339

1,2 0,00 -31,5

1,1 10759,14 -3,0

1,1 10759,14 -2,0

1,0 9781,04 -1,0

-0,2 -1956,21 1,0

-0,3 -2934,31 2,0

-0,2 -1956,21 3,0

-0,1 -978,10 13,5

-0,1 -978,10 31,5

0,000033618

2,3 0,00 -31,5

2,1 20540,19 -3,0

2,2 21518,29 -2,0

2,1 20540,19 -1,0

-0,9 -8802,94 1,0

-0,8 -7824,83 2,0

-0,7 -6846,73 3,0

-0,4 -3912,42 13,5

-0,5 -4890,52 31,5

8,35801E-05

3,2 0,00 -31,5

3,0 29343,12 -3,0

2,9 28365,02 -2,0

2,9 28365,02 -1,0

-13,6 -133022,16 1,0

-13,7 -134000,26 2,0

-12,9 -126175,43 3,0

-0,9 -8802,94 13,5

-10,0 -97810,41 31,5

9,11782E-05

4,5 0,00 -31,5

4,1 40102,27 -3,0

4,2 41080,37 -2,0

4,0 39124,16 -1,0

-14,5 -141825,09 1,0

-14,6 -142803,20 2,0

-13,9 -135956,47 3,0

-10,4 -101722,83 13,5

-10,5 -102700,93 31,5

9,55201E-05

5,6 0,00 -31,5

5,3 51839,52 -3,0

5,3 51839,52 -2,0

5,1 49883,31 -1,0

-15,5 -151606,13 1,0

-15,6 -152584,24 2,0

-14,5 -141825,09 3,0

-10,6 -103679,03 13,5

-10,8 -105635,24 31,5

7

0,000103755

7,1 0,00 -31,5

6,7 65532,97 -3,0

6,6 64554,87 -2,0

6,5 63576,77 -1,0

-16,3 -159430,97 1,0

-16,5 -161387,17 2,0

-15,0 -146715,61 3,0

-11,0 -107591,45 13,5

-11,2 -109547,66 31,5

0,00010746

8,5 0,00 -31,5

8,0 78248,33 -3,0

8,0 78248,33 -2,0

7,9 77270,22 -1,0

-17,2 -168233,90 1,0

-17,3 -169212,01 2,0

-16,4 -160409,07 3,0

-11,4 -111503,87 13,5

-11,5 -112481,97 31,5

0,000113543

9,5 0,00 -31,5

9,2 89985,58 -3,0

9,0 88029,37 -2,0

9,0 88029,37 -1,0

-18,2 -178014,94 1,0

-18,3 -178993,05 2,0

-16,9 -165299,59 3,0

-11,8 -115416,28 13,5

-12,0 -117372,49 31,5

0,000117995

10,9 0,00 -31,5

10,4 101722,83 -3,0

10,3 100744,72 -2,0

10,1 98788,51 -1,0

-18,8 -183883,57 1,0

-19,0 -185839,78 2,0

-17,5 -171168,22 3,0

-12,0 -117372,49 13,5

-12,2 -119328,70 31,5

0,00012537

14,0 0,00 -31,5

13,4 131065,95 -3,0

13,4 131065,95 -2,0

13,2 129109,74 -1,0

-21,1 -206379,96 1,0

-21,2 -207358,07 2,0

-19,2 -187795,98 3,0

-12,8 -125197,32 13,5

-13,0 -127153,53 31,5

Tabela 3.6: Variação da Pressão em função da distância das tomadas de pressão na entrada e na saída da

placa de orifício para diferentes vazões (placa 2 – inferior).

8

4. Memória de Cálculo

O rotâmetro permite a leitura da variação de altura do flutuador. Através do

gráfico de calibração, que é fornecido pelo fabricante, obtém-se o valor da vazão no

sistema.

A partir do manômetro à montante e à jusante da placa de orifício e do Venturi

foi possível medir a variação de nível ∆ h de cada um deles, o que permitiu o cálculo das

diferenças de pressão através da equação (1).

P1−P2= ρ× g× ∆ h (1)

Sendo P1 e P2 as pressões medidas, respectivamente, antes e após o medidor

utilizado, g a aceleração da gravidade e ρ a massa específica da água (Daí a importância

de medir a sua temperatura, já que a variável é tabelada em função da mesma).

Sabendo-se a diferença de pressão e por meio das equações (3) e (4), calcula-se

as vazões para a placa de orifício.

v12=

C02

(K4−1)× 2×(

P1−P2

ρ) (3)

Qi=v i× A i (4)

Sendo v1 a velocidade média no ponto 1, C0 o coeficiente de descarga, K a razão

entre o diâmetro interno do tubo e o diâmetro interno do orifício, ambos fornecidos, Qi a

vazão volumétrica e Ai.a área da seção transversal do tubo.

Para o tubo Venturi a equação utilizada foi:

Q=S2×√ 2×(P1−P2)

ρ

1−(S2

S1

)2

(5)

Onde S1 e S2 são as áreas da seção de maior e menor diâmetro, respectivamente,

do Venturi.

A massa de água no tanque é obtida através da relação entre a massa dos pesos

utilizados na alavanca na equação abaixo:

má gua=3 × M (6)

Sendo M o somatório das massas dos pesos utilizados.

Mais uma vez, com o valor da temperatura da água, obtém-se sua massa

específica (tabela) e através da equação abaixo, o volume V de água.

9

V=má gua

ρá gua (7)

E com o tempo ∆ t cronometrado é possível obter o valor da vazão real.

Q= V∆ t

(8)

5. Gráficos

5.1 Montagem I

0.00 500.00 1000.001500.002000.002500.003000.000.00E+005.00E-051.00E-041.50E-042.00E-042.50E-043.00E-043.50E-044.00E-044.50E-045.00E-04

Curva de Calibração dos Medidores

Placa de OrifícioVenturi

ΔP (Pa)

Vazã

o no

s Med

idor

es

(m³/

s)

Figura 01 – curva de calibração dos medidores de orifício e de Venturi.

0.0000 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.00050.00E+005.00E-051.00E-041.50E-042.00E-042.50E-043.00E-043.50E-044.00E-044.50E-045.00E-04

Relação entre Vazão Real e Aferida

RotâmetroVenturiPlaca de Orifício

Vazão Real (m³/s)

Vazã

o do

s M

edid

ores

(m³/

s)

Figura 02 – relação entre a vazão real, obtida no tanque, e a aferida, dada pelos

medidores de Venturi, de placa de orifício e rotâmetro.

10

0.0E+00 1.0E-04 2.0E-04 3.0E-04 4.0E-04 5.0E-040.000.020.040.060.080.100.120.140.160.180.20

Curva de Calibração do Rotâmetro

Vazão Mássica de Água (m³/s)

Esca

la d

o Ro

tâm

etro

(m)

Figura 03 – curva de calibração do rotâmetro.

5.2 Montagem II

25000.00 30000.00 35000.00 40000.00 45000.00 50000.00 55000.00 60000.000.660

0.680

0.700

0.720

0.740

0.760

0.780

Co x Re - Placa de Orifício Superior

Reynolds

Coefi

cient

e de

Des

carg

a

Figura 04 – curva de Reynolds por coeficiente de descarga, para o orifício superior,

usando a terceira tomada à montante e a segunda à jusante.

11

0.00 500000.00 1000000.00 1500000.000.115

0.120

0.125

0.130

0.135

0.140

0.145

0.150

Co x Re - Placa de Orifício Inferior

Reynolds

Coefi

cient

e de

Des

carg

a

Figura 05 – curva de Reynolds por coeficiente de descarga, para a placa de orifício

inferior, usando a terceira tomada à montante e a segunda à jusante.

-400000.00 -300000.00 -200000.00 -100000.00 0.000.0E+00

5.0E-05

1.0E-04

1.5E-04

2.0E-04

2.5E-04

3.0E-04

3.5E-04

4.0E-04

Comparação tipo Flange e Distante - Placa Sup

Medição FlangeMedição Distante

ΔP (Pa)

Vazã

o (m

³/s)

Figura 06 – comparação entre as vazões obtidas em tomadas de pressão do tipo

flange e do tipo distante, para a placa de orifício superior.

12

-400000.00 -300000.00 -200000.00 -100000.00 0.000.0E+00

2.0E-05

4.0E-05

6.0E-05

8.0E-05

1.0E-04

1.2E-04

1.4E-04

Comparação tipo Flange e Distante - Placa Inf

Medição FlangeMedição Distante

ΔP (Pa)

Vazã

o (m

³/s)

Figura 07 – comparação entre as tomadas de pressão do tipo flange e do tipo

distante, para a placa de orifício inferior.

-40.0 -30.0 -20.0 -10.0 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0-200000.0-150000.0-100000.0

-50000.00.0

50000.0100000.0150000.0200000.0250000.0

Perfil de Pressão - Placa Sup

BaixaMédiaAlta

Distância (cm)

Pres

são

Rela

tiva

(Pa)

Figura 08 – perfil da variação de pressão para três vazões escolhidas (uma alta, uma

média e uma baixa) em função da distância das tomadas de pressão à montante e à

jusante, em relação à placa de orifício superior.

13

-40.0 -30.0 -20.0 -10.0 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0-250000.0

-200000.0

-150000.0

-100000.0

-50000.0

0.0

50000.0

100000.0

150000.0

200000.0

Perfil de Pressão - Placa Inf

BaixaMédiaAlta

Distância (cm)

Pres

são

Rela

tiva

(Pa)

Figura 09 – perfil da variação de pressão para três vazões escolhidas (uma alta, uma

média e uma baixa) em função da distância das tomadas de pressão à montante e à

jusante, em relação à placa de orifício inferior.

6. Resultados

6.1 Montagem I

Observa-se que as curvas de calibração dos medidores, representadas pela figura

01, possuem formato similar: ambas são curvas crescentes, indicando aumento da vazão

com o aumento da variação de pressão, já que o princípio de funcionamento desses

instrumentos é com base nessa variação; além disso, ambas possuem comportamento

quadrático, visto que ΔP é proporcional ao quadrado da velocidade (como visto na

equação de Bernoulli – modificada, com a adição do termo que representa a perda de

carga, para o medidor de orifício; e não-modificada, para o Venturi e o rotâmetro – sendo

que nas duas equações, o escoamento é em regime permanente, de um fluido

incompressível, newtoniano e sem trabalho de eixo) e, portanto, ao quadrado da vazão.

Porém, é possível notar que a curva que representa o Venturi apresenta maiores vazões,

para valores fixos de pressão, se comparada à curva do medidor de orifício. Isso se

justifica pelo fato de que este segundo medidor possui alta perda de carga, o que acarreta

em mais energia sendo dissipada ao longo da tubulação, resultando em menores

velocidades de escoamento (e, conseqüentemente, menores vazões).

14

A curva de calibração do rotâmetro, representada pela figura 03, apresenta

comportamento linear, e foi calculada com base na equação de calibração fornecida,

usando os valores de altura definidos pelo grupo (e que estão presentes na tabela 3.3).

O gráfico das vazões dos medidores de vazão pelas vazões reais (calculadas

usando a massa dos pesos, a regra da alavanca e o tempo registrado no cronômetro, como

explicado na memória de cálculo) deve formar uma reta (do tipo y = x, com coeficiente

angular igual a 1 e coeficiente linear nulo), pois espera-se que esses valores sejam os

mais próximos possíveis, indicando precisão na manipulação desses instrumentos.

Abaixo segue uma tabela com os resultados obtidos das regressões lineares realizadas:

Coeficiente angular Coeficiente linear R²

Rotâmetro +0,9375 +1E-05 0,995

Venturi +1,0102 -9E-06 0,995

Placa de orifício +0,9651 +2E-06 0,995

Tabela 3.7 – parâmetros das regressões lineares entre as vazões dos medidores e

as vazões reais.

As três regressões lineares obtiveram um valor de 0,995 para o R², demonstrando

que o ajuste foi bom e o perfil linear esperado foi alcançado com considerável precisão,

diante de fatores que facilmente causariam o contrário (os piezômetros indicavam a

presença de sujeira e os meniscos variavam freqüentemente durante a leitura).

6.2 Montagem II

As Figuras 4 e 5, que se referem aos gráficos de coeficiente de descarga (Co)

variando com o valor de Reynolds feitos na segunda montagem, foram comparadas com

o gráfico de Foust et al. (1982) para efeito de análise. Pode-se notar que o coeficiente de

descarga para o tubo superior (Figura 4) para o Reynolds na ordem de grandeza de 104

houve certa variação no comportamento comparado com o do tubo inferior (Figura 5) que

apresentou certa constância. Tal discrepância se deve às diferenças nas relações entre os

diâmetros dos tubos e os dos orifícios (K = Dtubo/Dorifício), que são diretamente

proporcionais a Co.

A diferença encontrada no comportamento de ambos os tubos pode ser justificada

por uma maior perda de carga do medidor de menor orifício (9,5mm), uma vez que a

15

redução do diâmetro de escoamento é mais acentuada nesse caso, assim, o coeficiente de

descarga é maior.

Para as tomadas de pressão do tipo flange e a mais afastada destes gráficos é

possível observar uma tendência similar à observada no gráfico de calibração da placa de

orifício (Figura 1). Analisando a influência das distâncias das tomadas de pressão, para as

tomadas de pressão mais afastadas a variação de pressão para uma mesma variação de

vazão é menor que para as tomadas de tipo flange. Tal fato pode ser explicado devido ao

descolamento da camada limite entre a região de medida da camada limite e esta

distância também é menor, o que acarreta menor precisão nas medidas da tomada de

pressão do tipo flange.

A partir dos valores de três vazões (baixa, média e alta) escolhidas para cada tubo

(superior e inferior), representou-se graficamente o perfil da pressão em função da

distância das tomadas de pressão em relação à placa de orifício. Estes gráficos

correspondem às figuras 8 e 9 para os tubos superior e inferior, respectivamente. É clara a

percepção de uma tendência linear inicial da variação da pressão pelo comprimento da

placa, em certo momento há uma queda brusca da pressão que depois volta a subir, porém

não recupera o mesmo ∆P, e se mantém constante, como já era esperado. Essa queda da

variação da pressão logo à jusante da placa corresponde ao acidente causado pela placa

de orifício seguido de um restabelecimento da pressão, porém num valor menor.

Comparando as três vazões, é possível concluir que com o aumento da vazão, maior é a

variação da pressão e é necessário um tempo maior, logo uma distância maior para que a

pressão que restabeleça constante.

Ainda comparando os dois gráficos acima, quando compara-se a mesma vazão

para os dois tubos, percebe-se que o diâmetro dos orifícios das placas interfere na queda

de pressão. Para o tubo com a placa com menor diâmetro (superior), a queda de pressão

na é maior devido à interrupção causada por este ser maior quando comparada com a

placa de maior orifício.

7. Conclusões

7.1. Montagem I

O procedimento realizado na primeira parte do experimento permitiu uma

importante visualização dos princípios de funcionamento dos medidores usados (seja por

variação de pressão, como no caso do medidor de orifício ou de Venturi, ou por variação

da área, como no caso do rotâmetro). Os resultados podem ser considerados satisfatórios,

16

pois a margem de erro obtida nos gráficos foi consideravelmente pequena: os coeficientes

de determinação (R²) das três retas estão bem próximos de 1, indicando que o ajuste é

bom; os coeficientes angulares e lineares também resultaram em valores próximos dos

esperados (1 e 0, respectivamente). Vale lembrar que os números foram precisos mesmo

diante da grande probabilidade de se realizar uma leitura com erros mais perceptíveis.

Notou-se também a influência da perda de carga presente na placa de orifício,

diante da leitura das vazões, que causou uma queda nos valores numéricos, se comparado

a outro medidor com mesmo princípio de funcionamento (Venturi).

7.2. Montagem II

Para essa etapa, foi possível uma comparação entre duas placas de orifício com

diâmetros de orifício diferentes. Este medidor corresponde ao medidor de vazão mais

utilizado na indústria devido à sua simplicidade, baixo custo e fácil instalação, mesmo

possuindo perda de carga significativa. Os resultados para esta montagem foram

satisfatórios e corresponderam às expectativas. Foi possível perceber que quanto menor o

diâmetro do orifício, maior é a perda de carga quando comparado nas mesmas condições

com uma placa de maior diâmetro de orifício, devido ao maior acidente causado quando

se tem um diâmetro menor para o fluido percorrer.

8. Sugestões

Com o intuito de uma melhora na realização deste experimento sugere-se que o

mesmo seja revisado visando melhorias, como limpeza com produtos específicos ou troca

de tubulação, visto que incrustações aumentam a perda de carga e, portanto, os erros e

verificação do funcionamento dos componentes. Na montagem 1, deve-se melhorar as

flutuações dos níveis dos manômetros, as quais eram muito oscilantes e, portanto, de

difícil determinação.

9. Bibliografia

[1] Apostila de EQ 601 – Medidores de fluxo

[2] http://amperesautomation.hd1.com.br/Venturi.jpg - Acessado em 20/05/2012

[3] http://www.cefetsp.br/edu/jcaruso/instrumentacao/medicao_vazao.pdf - Acessado em

20/05/2012

1.1.

17