Objetivo do experimento.

O objetivo do experimento é comprovar na prática a teoria de medidores de vazão utilizando um bocal e uma placa de orifício.

Introdução e Fundamentos.

Os métodos de medição de vazão através de dispositivos tipo orifício geradores de pressão diferencial são de longe os mais empregados pela indústria. A grande aceitação destes métodos de medição de vazão deve-se à facilidade de instalação e manutenção, boa confiabilidade e custo relativamente baixo, que compensam seus inconvenientes, que são a não linearidade, a baixa rangeabilidade e a grande dependência das condições operacionais. Um sistema de medição de vazão através de orifício é constituído basicamente por um dispositivo gerador de pressão diferencial introduzido na tubulação e instrumentos e acessórios destinados a medir a pressão diferencial. Os dispositivos introduzidos na tubulação são chamados de “elementos primários”, inclusive as tomadas de pressão. Já os outros instrumentos e acessórios necessários para a medição são chamados de “elementos secundários”.

As placas de Orifício podem ser projetadas para medir vazão de líquidos, gases e vapores e estes podem ser limpos ou conter algum tipo de sujeira (Placas de Orifício especiais – Placa Segmental ou Placa Excêntrica). Os líquidos também podem ser viscosos, sendo nesse caso aplicado placas especiais também (Placa de Bordo Quadrante ou Placa de Entrada Cônica). As Placas de Orifício “clássicas” são as placas de orifício concêntricas. Cada projeto de placa de orifício deve ser individual e levar em conta: Dados da tubulação (Diâmetro, Schedule e Classe de Pressão da linha), dados e estado do fluído e condições de operação (Pressão e Temperatura). As tomadas de pressão das placas de orifício podem ser:- Nos Flanges (Flange Taps – utilizado flange de orifício);- a D à Montante e ½ D à Jusante (Radius Taps);- nos Cantos (Corner Taps);- a 2 ½ D à Montante e 8 D à Jusante (Pipe Taps).

Instalação As placas de orifício concêntricas podem ser instaladas em tubulações horizontais, verticais ou inclinadas. Para líquidos, a instalação vertical deve ter fluxo na ascendente. As incertezas de medição são estabelecidas pelas normas (ISO 5167 e AGA3) desde que as condições de rugosidade, perpendicularidade, circularidade, concentricidade, trecho reto montante e jusante e detalhes das tomadas de pressão sejam respeitadas. Assim, para medições precisas, o elemento primário é constituído por um “Trecho Reto

Calibrado” e não mais apenas pela placa de orifício. Os trechos retos requeridos à montante e à jusante são estabelecidos pelas normas ISO 5167 ou AGA3.- Instalação típica de medição Vapor na horizontal com tomadas flange taps;- Instalação típica de medição Líquido na horizontal com tomadas flange taps;- Instalação típica de medição Gás na horizontal com tomadas flange taps.

Equipamentos Utilizados.

Bocal;

Placa de orifício;

Piezômetro;

Bomba d´água;

Recipiente para medir a altura de água;

Cronometro;

Régua.

Procedimento Experimental

Abrir toda a válvula da pressão;

Ligar a bomba;

Verificar a altura do piezômetro;

Fechar a válvula de escoamento do tanque;

Jogar a agua no tanque numa altura de 20 cm, medindo com o cronômetro;

Abra a válvula de escoamento do tanque para escoar a água;

Feche a válvula de pressão até o piezômetro diminuir 5 cm;

Faça as medições.

Procedimento de Parada

Desligue a bomba;

Abra a válvula de escoamento do tanque;

Abra toda a válvula de pressão.

Dados Coletados

Fórmulas Utilizadas

Diferença de pressão:

P1-P2 = ᵨ*g*∆h

Vazão teórica:

Qteórico = (A2/(1-(A2/A1)²)^(1/2))*(2* ᵨ *(P1-P2))^(1/2)

Vazão real:

Qrea l = V/t

Coeficiente de descarga:

Cd = Qreal/Qteórico

Número de Reynalds:

Re = V*D/µ

Velocidade do fluido:

V = Qreal/D2

Área:

A=π*D²/4

Exemplo de cálculo

Valor das constantes

A tanque 0,0973 m²

G 9,8 m²D1 0,254 m

D orificio 0,127 mD bocal 0,0178 m

A 1 0,050670748 m²A 2 0,012667687 m²µ 10-6 ρ 1 kg/m³

Resultados

Amostra h (m)Tempo

(s)h máx

(m)h min (m) ∆h (m)

1 0,2 29,37 1,20 0,480 0,7202 0,2 31,87 1,15 0,515 0,6353 0,2 34,36 1,10 0,550 0,5504 0,2 36,37 1,05 0,585 0,4655 0,2 41,35 1,00 0,615 0,3856 0,2 46,01 0,95 0,645 0,3057 0,2 52,40 0,90 0,675 0,2258 0,2 65,38 0,85 0,705 0,1459 0,2 98,40 0,80 0,735 0,065

10 0,2 NDF 0,75 NDF NDF Não deu para fazer a medição 10 por limitação da válvula (registro) que altera a vazão.

Coeficiente de Descarga

Vazão Teórico

Vazão Real

Reynolds Velocidade (m/s)

P1-P2 (Pa)

0,013481336 0,049148 0,000663 1325,162 0,005217172 7,0560,013229218 0,046156 0,000611 1221,211 0,004807918 6,2230,01318465 0,042956 0,000566 1132,712 0,004459498 5,39

0,013546695 0,039497 0,000535 1070,113 0,004213042 4,5570,013094751 0,035939 0,000471 941,2334 0,003705643 3,7730,013222116 0,031988 0,000423 845,9031 0,003330327 2,9890,013517008 0,027475 0,000371 742,7481 0,002924205 2,2050,013495041 0,022056 0,000298 595,2891 0,002343658 1,4210,013392182 0,014767 0,000198 395,5285 0,001557199 0,637

NDF NDF NDF NDF NDF NDF

K 0,013923

Gráficos

Conclusão

Ao analisarmos o nosso trabalho e o trabalho em anexo podemos concluir que nosso experimento ficou correto, pois conforme se abria a pressão sempre havia um diferença no piezômetro. Os gráficos estão parecidos e as fórmulas corretas, porém, por causa da regulagem, nossa medição não pôde ser concluída.

Discussão

Referências bibliográficas

http://www.jornalforumdaindustria.com.br/caderno/medicao-de-vazao-por-placas-de-orificio;

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfMiYAK/tuneis-vento-medidores-vazao-equacao-bernoulli#

Universidade Paulista - UNIPInstituto de Ciências Exatas e Tecnológicas

Laboratório de Mecânica dos Fluidos – MFMedidores de Vazão por Obstrução:

Bocal e Placa de Orifício

Nome: R.A.:Nome: R.A.:

Profa. Edlene Cenedese

01/04/2013