FACULDADE DE ENGENHARIA DE SÃO PAULO - FESP LABORATÓRIO DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE - BT1 CENTRO TECNOLÓGICO DE HIDRÁULICA - CTH

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1 FACULDADE DE ENGENHARIA DE SÃO PAULO - FESP LABORATÓRIO DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE - BT CENTRO TECNOLÓGICO DE HIDRÁULICA - CTH APOSTILA DO EXPERIMENTO - MEDIDOR VENTURI Esta apostila contém o roteiro da experiência que será desenvolvida no decorrer da aula, é formada por uma introdução, que aborda de maneira sucinta a história, a função, os componentes do medidor e os conceitos que serão utilizados no experimento; o procedimento experimental e a sua folha de dados e de determinações experimentais, em anexo. - INTRODUÇÃO O medidor Venturi é um aparelho inventado por Clemens Herschel, em 88, que leva o nome de Venturi, filósofo italiano que foi o primeiro hidráulico a experimentar tubos divergentes. O aparelho é utilizado para medição da vazão líquida em condutos forçados, o aparelho compreende três seções principais: uma peça convergente, outra divergente (difusor) e uma seção intermediária, que constitui a garganta ou estrangulamento, conforme se indica na figura.. Figura. - Seção longitudinal do medidor Venturi. Pertence ao grupo dos medidores deprimogêneos, medidores que possibilitam a medição de vazão líquida, graças a uma contração da seção transversal, isto é, graças a uma depressão. Apresenta uma redução gradual e um aumento também gradual da área molhada. Sendo assim, a perda de carga gerada é minimizada, podendo ser considerada desprezível. Na realidade, trata-se de um aperfeiçoamento do medidor de vazão denominado diafragma, por não apresentar nenhum estrangulamento brusco da seção transversal. A contração transversal, causada pela redução da área da seção, dá origem a um aumento da velocidade média e em conseqüência, a uma diminuição da pressão média na seção de redução. A diferença de pressão pode ser medida com auxílio de manômetro diferencial, conectado ao Venturi. Aplicando-se o teorema de Bernoulli e tomando-se como referência (PHR) o eixo horizontal da canalização da figura., tem-se:

2 + 2 = + 2, = 2 2, Δh= 2, Δh= 2 2 = =, Δh, Onde: Q - vazão; h - diferença de pressões; K - coeficiente calibração; - Equação do Tubo Venturi do laboratório da FCTH: =,, onde: Q - [l/s] h - [cm.hg] 2 - PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL O objetivo do experimento é ensaiar o medidor Venturi aferindo o seu coeficiente de calibração K. O grupo realizará uma série de 06 (seis) ensaios, medindo a vazão, em cada ensaio, pelo método volumétrico, isto é, medindo o volume escoado e o intervalo de tempo, com o auxílio de um tanque graduado e de um cronômetro. Para cada vazão de ensaio, devem ser lidas as cargas de pressão (H e H2) nas tomadas T e T2, realizando a diferença entre as cargas piezométricas, respeitandose os seguintes limites: - Limite superior: - hmáxhg=50 cmhg - Limite inferior: - hminhg=5 cmhg Tais limites são conseguidos pelo controle da vazão que escoa pela tubulação por regulação adequada do registro, em consonância com a verificação das cargas piezométricas. Deverão ser registrados na folha de dados experimentais os seguintes dados: VOLUME, TEMPO, CARGAS PIEZOMÉTRICAS (H E H2). 3 - DETERMINAÇÕES EXPERIMENTAIS Deverão ser determinados os itens indicados na letra b da folha de dados experimentais, conforme indicado: Q, h, v, Nº de Reynolds, indicação do regime de escoamento e o valores de K i para cada ensaio, respeitando as características geométricas da tubulação que apresenta diâmetro de Φ 2 ou 5,08 cm.

3 Após determinar os dados básicos, os alunos deverão aferir o coeficiente de calibração do medidor Venturi para o ensaio realizado por três metodologias de ajuste diferentes, apresentadas a seguir. Em seguida calcular o erro percentual da aferição do coeficiente de calibração em relação à equação do tubo Venturi da FCTH. - K - Será a média aritmética dos 06 (seis) valores de k i determinados para cada ensaio; = Equação - determinação do K - K 2 - Será determinado pela construção de um gráfico de valores de Re x K i traçandose uma reta média aos pontos e impondo-se um intervalo de validade deste coeficiente, conforme gráfico; Gráfico - nº Re x K i (K 2 ) Gráfico - Exemplo determinação

4 - K 3 - Será determinado pela construção de um gráfico, em papel Di-Log, de valores de h x Q traçando-se uma reta média aos pontos locados no gráfico, em que se impondo um h =, na equação, verificamos que Q = K (denominado K 3 ) conforme gráfico2; A fim de compatibilizar as unidades utilizadas na construção do gráfico2, deve-se entrar no gráfico com as vazões (Q) em [m³/s] e as diferenças de pressão ( h) em [m], com isso, se determinará um coeficiente que deverá ser multiplicado por x00 que é um fator de ajuste, com isso o valor de K 3 estará corrigido para as unidades utilizadas na equação do FCTH (Q - [l/s] e h - [cm.hg]). = ГΔh =ГΔh =Г+2 Δh Se h= -> log = 0, temos: =Г =Г Gráfico 2 - h x Q (K 3 ) deve ser multiplicado x 00 -> K 3 = 0,390 Gráfico 2 - Exemplo determinação

5 4 - INFORMAÇÕES COMPLEMENTARES É apresentado um formulário de equações assim como no item c da folha de dados experimentais, a serem utilizadas no cálculo, juntamente com a faixa de variação do nº de Reynolds para classificação do regime de escoamento atuante na tubulação. Formulário - Diferença de pressão: h = H-H2 [H e H2 - cm.hg] - Vazão: Q = Vol / Tempo [Vol - litros e Tempo - segundos] - Vazão: Q = K. h /2 [K - adm e h - cm.hg] Re= vel. D [adm] [vel - m/s, D - m e visc m²/s] νisc E [%]=V aceito -V medido [x00] V aceito Onde: νisc=0-6 [ m²/s ] - viscosidade cinemática do fluído - Faixa de Variação dos Regimes de Escoamento Re Regime Laminar 2000<Re< Regime de Transição Re Regime Turbulento