Relatorio Técnico com Rotâmetro

Relatorio Técnico com Rotâmetro

(Parte 1 de 2)

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UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO

Curso de Engenharia Ambiental

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA AMBIENTAL

Relatório de Aula Prática Rotâmetro

Recife

2009

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO

Curso de Engenharia Ambiental

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA AMBIENTAL

Relatório de Aula Prática Rotâmetro

Trabalho elaborado pelos alunos Fabrício Antonio Couto e Humberto Batista Xavier, como requisito parcial a obtenção de nota do 1º GQ para a disciplina de Laboratório de Engenharia Ambiental do curso de Engenharia Ambiental da Universidade Católica de Pernambuco.

Orientadora: Profª. Eliane Vasconcelos

Recife/PE

Março 2009

EQUIPE TÉCNICA

1- Coordenação Geral

A) Professora e Orientadora

Eliane Vasconcelos

2 – Execução

B) Alunos

Fabrício Antonio Couto

Humberto Batista Xavier

SUMÁRIO

1.0 INTRODUÇÃO

5

1.1 Princípio de Funcionamento dos Rotâmetros

5

2.0 OBJETIVOS

6

3.0 MATERIAL E METODOS

6

 

3.1 Material

6

 

3.2 Método

6

4.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO

8

5.0 CONCLUSÕES

9

 

5.1 Vantagens

9

 

5.2 Desvantagens

9

6.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

10

7.0 APÊNDICE

11

 

7.1 Principais Equações Utilizadas Para os Cálculos do Experimento

11

 

7.2 Cálculos da Vazão 36(l/h)

12

 

7.3 Cálculos da Vazão 108(l/h)

13

 

7.4 Cálculos da Vazão 180(l/h)

14

 

7.5 Cálculos da Vazão 252(l/h)

15

 

7.6 Cálculos da Vazão 360(l/h)

16

 

 

LISTA DE FIGURAS

 

 

 

Figura 1 – Rotâmetro

5

Figura 2 – Circuito do Rotâmetro

6

Figura 3 – Curva de Calibração

8

 

 

LISTA DE TABELAS

 

 

 

Tabela 1 – Medidas do Bolhometro

7

Tabela 2 – Tempo da Vazão do Bolhômetro

8

Tabela 3 - Controle Estatístico do Tempo

8

Tabela 4 – Dados da Vazão e Teste de Rejeição

9

Tabela 5 – Calculo do Volume Médio do Bolhometro

11

1.0 INTRODUÇÃO

O rotâmetro é o mais conhecido medidor de fluxo de área variável. Foi desenvolvido há vários anos e nas ultimas décadas é que se verificou um maior progresso, permitindo que hoje ele possa ter utilização nas mais diversas situações e condições.

Os rotâmetros são bastante utilizados na indústria química, farmacêutica, petroquímica, alimentar, mecânica. São também bastante comuns em laboratórios  e no tratamento de águas.

Rotâmetro é um tubo graduado no qual se localiza um elemento flutuante com ranhuras helicoidais, de forma que a rotação resultante entre a força de impulso e arraste faça com que se mantenha no centro do tubo. Dependendo da vazão, o flutuante irá se localizar numa certa posição que na escala corresponde a uma vazão predeterminada. (Brunetti,2005).

Figura 1 - Rotâmetro

1.1 Princípio de Funcionamento dos Rotâmetros

O fluido - gás ou líquido - desloca-se no rotâmetro da base para o topo, resultando num movimento axial da bóia. Ao longo do comprimento do tubo existe uma relação entre o diâmetro da bóia e o diâmetro interior do tubo. O diâmetro da bóia é fixo ao contrário do tubo interior do rotâmetro que vai aumentando da base até ao topo. Se o fluxo é constante, a diferença de pressão sobre a bóia  iguala o peso efetivo da bóia e esta “fixa-se” na posição que define o fluxo. Quando o fluxo de caudal aumenta também a força que atua na bóia, aumenta. Esta força faz com que a bóia suba para uma posição mais acima. Quando o fluxo diminui a bóia muda de posição para baixo. O fluxo é uma função da altura da bóia.

2.0 OBJETIVOS

  • Aprender sobre os princípios básicos das medições de vazões em rotâmetros;

  • A realizar experimentos para identificação das características de operação do instrumento;

  • A traçar a curva de calibração para o rotâmetro a gás com auxílio de um Bolhômetro.

3.0 MATERIAL E MÉTODO

    1. Material

  • Bolhômetro

  • Rotâmetro

  • Ar comprimido (compressor)

  • Cronômetro

  • Mangueiras

  • Válvula reguladora de pressão

    1. Método

O experimento consta basicamente de um circuito, para medição do fluxo gasoso, de um rotâmetro em série com um Bolhômetro (Figura 2). O fluxo de ar é fornecido através de um compressor ligado ao rotâmetro. O rotâmetro é calibrado para ar a 21°C e pressão de 760 mmHg numa faixa de vazão que vai de 36 a 360 L/h.

Figura 2 – Circuito do Rotâmetro

Foram realizadas dez medidas de vazão de ar (36, 108, 180, 252, e 360 L/h), controladas pelo rotâmetro, com auxílio do Bolhômetro. Foi adotada a altura de 20 cm para analisar o tempo em que cada bolha percorria essa distância. Os tempos correspondentes às bolhas foram “marcados” utilizando o cronômetro HANHART (1/5 seg.). Foram realizadas cinco medidas do diâmetro do Bolhômetro com auxílio de um paquímetro digital. São elas: d1 = 42,70 mm; d2 = 42,80 mm; d3 = 42,80 mm; d4 = 42,80 mm e d5 = 42,50 mm. Um marcador para retro projetor preto (PILOT) e uma régua de 30 cm foram utilizados para marcar a altura na coluna por onde as bolhas percorreram.

Essas medidas foram realizadas em quantidade necessária para obtenção de uma curva de calibração do rotâmetro. Posteriormente, com os dados da prática em mãos, foi realizado o tratamento estatístico de dados para todas as medidas.

Foi observado o comportamento do flutuador (bóia) do rotâmetro, durante as medidas de vazão de ar, nas seguintes vazões:

Tabela 1 - Medidas do Bolhômetro

Vazão

Unidade

Altura (m)

Diâm (m)

36

(l/h)

0,2

0,427

108

(l/h)

0,2

0,428

180

(l/h)

0,2

0,428

252

(l/h)

0,2

0,428

324

(l/h)

0,2

0,425

  • O fluxo de ar foi controlado através de uma válvula reguladora de pressão no topo do instrumento (saída). As medidas de vazão de ar foram controladas pelo rotâmetro, com auxílio do Bolhômetro. Foram retiradas cinco medidas de cada vazão, para obtenção de uma curva de calibração do rotâmetro.

  • O volume do Bolhômetro foi observado e retirado as medidas de diâmetro e comprimento para medir o volume.

4.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Tabela 2 - Tempo da vazão do Bolhômetro

Vazão (L/h)

T1 (s)

T2 (s)

T3 (s)

T4 (s)

T5 (s)

36

10,50

10,55

10,95

10,44

10,50

108

3,83

3,84

3,68

3,90

3,90

180

2,50

2,50

2,54

2,52

2,60

252

1,87

1,92

2,00

2,00

1,94

324

1,50

1,64

1,56

1,60

1,58

Tabela 3 - Controle Estatístico do tempo

Ensaio

Vazão

Desvio Padrão

36 (s)

108 (s)

180 (s)

252 (s)

324 (s)

Média (s)

10,50

3,83

2,50

1,87

1,50

10,58

0,206

10,55

3,84

2,50

1,92

1,64

3,83

0,090

10,95

3,68

2,54

2,00

1,56

2,53

0,041

10,44

3,90

2,52

2,00

1,60

1,94

0,055

10,50

3,90

2,60

1,94

1,58

1,57

0,052

Com os dados construímos uma curva de calibração para o Rotâmetro.

Figura 3 – Curva de Calibração

A figura acima é a melhor das correlações, entre as vazões medidas e as leituras no rotâmetro, que se ajusta aos dados experimentais, uma vez que o valor de R² foi 0,979 bem próximo de 1.

 

 

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Qm

Teste de Rejeição

1

36 l/h

98,30

97,83

94,26

98,87

98,30

97,51

95,49

x

99,54

2

108l/h

269,49

268,79

280,48

264,65

264,65

269,61

262,54

x

276,68

3

180l/h

412,86

412,86

406,36

409,58

396,98

407,73

400,54

x

414,92

4

252l/h

551,95

537,58

516,08

516,08

532,04

530,75

514,12

x

547,37

5

360l/h

688,10

629,36

661,64

645,10

653,26

655,49

631,73

x

679,26

Tabela 4 – Dados da Vazão e Teste de Rejeição

5.0 CONCLUSÕES

Através do gráfico de calibração podemos concluir que é possível estimar a vazão utilizando a equação obtida no gráfico, porem a vazão experimental se distanciou da vazão do rotâmetro, portanto sugerimos a repetição de alguns pontos de calibração para aproximar o valor de R a um.

Nosso trabalho obteve resultados muito satisfatórios tendo em vista que obtivemos um coeficiente bom de 0,979 no nosso gráfico de calibração, porem não podemos desprezar possíveis falhas humana durante a operação, contudo com o auxilio do tratamento estatístico conseguimos dar precisão ao experimento.

Foi possível também perceber durante o desenvolvimento do experimento e elaboração desse relatório algumas utilidades dos rotâmetros. Dentre elas algumas vantagens e desvantagens que estão citadas abaixo:

5.1 Vantagens

Podem ser utilizados para medir fluxos seja de líquidos, ou seja, de gases.

Medição exata para valores mais baixos de caudal

As fugas de entrada e/ou saída são nulas ou praticamente inexistentes

Indicação local do valor do fluxo, sem necessidade de aparelhos auxiliares.

Capacidade de resistência à corrosão e ao desgaste

Variedade de modelos que podem ser aplicados às mais diversas situações

Fácil montagem e limpeza

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