Placa de Orifícios

Objetivo

Verificar a funcionalidade da Placa de Orifício como medidora de vazão.

Introdução

Medida de Vazão

A vazão é uma grandeza dentre as mais medida nos processos industriais. As

aplicações são muitas, indo desde aplicações simples como a medição de vazão de água

em estações de tratamento e residências, até medição de gases industriais e

combustíveis, passando por medições complexas.

A escolha correta de um determinado instrumento para medição de vazão depende

de vários fatores. Dentre estes, pode-se destacar:

exatidão desejada para a medição

tipo de fluido: líquido ou gás, limpo ou sujo, número de fases,

condutividade elétrica, transparência, etc.

condições termodinâmicas: por exemplo, níveis de pressão e temperatura nos

quais o medidor deve atuar

espaço físico disponível

custo, etc.

O medidor de vazão tipo placa de orifício é o mais indicado para esta aplicação por

ser um sistema básico para a determinação dos coeficientes de correção dos demais

medidores e por ser utilizado em trabalhos de normalização.

Medidor tipo Placa de Orifício

O medidor tipo placa de orifício consiste em uma placa perfurada com grande

exatidão e normalizada, a qual é instalada perpendicularmente ao eixo da tubulação

indunstrial. Geralmente é fabricado em aço inox, monel, latão, dependendo do fluido.

Neste experimento foi examinado o escoamento de um fluido incompressível

através do orifício da placa, instalada na parede lateral de um reservatório.

Vantagem da placa de orifício :

Istalação fácil, econômica, contrução simples, manutenção e troca simples.

Desvantagem:

Alta perda de carga, baixa rangeabilidade.

Tipos De Orifício

a) Orifício concêntrico: Este tipo de placa é utilizado para líquidos, gases e vapores que nõ tenham

sólidos suspensos. b) Orifício excêntrico:

Utilizado quando tivermos fluido com sólidos em suspensão, os quansi possam ser retidos e acumulados na base da placa, sendo o orifício posicionado na parte de baixo do tubo. c) Orifício segmental:

Esta placa tem a abertura para a passagem de fluido disposta em forma de segmento de círculo. É destinada para uso em fluidos laminados ou com alta porcentagem de sólidos em suspensão.

O orifício tem bordo delgado (aresta viva), para que o fluido tenha contato

somente com a aresta do orifício, reduzindo assim o atrito.

Equações para os Cálculos

Supondo que inicialmente o fluido seja ideal, de forma que HP (energia por unidade de peso dissipada ao longo da instalação) na equação da energia seja nula.

Logo:

H1=H2

ou

Como V1 = 0, z1 – z2 = h e p1=p2=atm

000

Lembrando que o fluido foi considerado ideal, pudermos obter o valor de V2, que é indicado por Vt= velocidade teórica.

Portanto a velocidade teórica pode ser calculada por:

Para o calculo da velocidade real nesta experiencia é velado em consideração o movimento do jato de água:

Substituindo t em vr:

A hipótese de um fluido ideal não condiz com a realidade, a velocidade real no orifício será menor que a calculada devido às perdas dado origem ao coeficiente de velocidade.

Define-se o coeficiente de velocidade como:

Cv=Vr/Vt

Onde: Vr = velocidade real e Vt = velocidade teórica.

Houve dois efeitos que fizeram com que a vazão escoasse através do orifício da placa de forma diferente. O primeiro foi devido ao fato da velocidade teórica não corresponder à velocidade real. E o segundo, à contração do jato na saída da placa. As partículas do fluido, devido à inércia do movimento, tenderam a ocupar no jato uma seção menor que a do orifício. O jato contraiu-se e, a certa distância do orifício, apresentando uma seção constante. É a chamada ‘veia contraída’.

Define-se “coeficiente de contração” como sendo a relação entre a área do jato na veia contraída e a área do orifício.

Cc=Ac/Ao com Cc<1

Onde Ac= area contraido e Ao= area do orificio

O produto dos coeficientes de velocidade e de contração dá origem ao coeficiente que corrige a vazão. Este é o denominado coeficiente da vazão ou descarga:

CD=Cv.Cc=Qr/Qt

Logo, a vazão é dada por:

Croqui:

(1

Dt

D

x

y

h

D

Dres

Ao: área do orifício Ac: área contraída

(