MEDIÇÃO DE VAZÃO – TUBO DE VENTURI1
1-INTRODUÇÃO3
2.1-MEDIÇÃO DE VAZÃO POR PRESSÃO DIFERENCIAL4
3- LEI DA CONTINUIDADE5
4- LEI DE BERNOULLI5
5- PROJETO: MEDIÇÃO DE VAZÃO7
6-EQUAÇÃO BÁSICA PARA CÁLCULOS DE VAZÃO7

1-INTRODUÇÃO

O conteúdo deste documento consistirá na realização de um estudo sobre vazão e sua medição através do princípio do tubo de Venturi que mediante as leis da Continuidade e Bernoulli torna-se possível a medição de vazão por pressão diferencial. A fim de compreender teoricamente o princípio de Venturi e possibilitar ao usuário do projétil visualizar as formas de medição de vazão através da pressão, este manual apresentará passo a passo a maneira como calcular o valores visualizados para obter a vazão e velocidades teóricas.

O projeto consiste em um painel com um reservatório onde há a descarga e carga do líquido. A descarga é basicamente feita devido a uma bomba que bombeia o líquido até uma válvula reguladora de vazão e segue até a tubulação para indicação de pressão por mmCa. O retorno do líquido se faz pela mesma tubulação, ou seja, o líquido entra e sai do mesmo reservatório.

2-MEDIÇÃO DE VAZÃO

A vazão é considerada uma das principais variáveis em um processo contínuo, pois é através de sua medição que se determina o controle e balanço de materiais. A qualidade e a correta técnica para sua medição é de fundamental importância, podendo representar economia altamente significativa.

A medição da vazão inclui no seu sentido mais amplo, a determinação da quantidade de líquidos, gases e sólidos que passa por um determinado local na unidade de tempo. Podem também ser incluídos os instrumentos que indicam a quantidade total movimentada, num intervalo de tempo.

A quantidade total movimentada pode ser medida em unidades de volume (litros, mm3, cm3, m3, galões, pés cúbicos) ou em unidades de massa (g, Kg, toneladas, libras). A vazão instantânea é dada por uma das unidades acima, dividida por uma unidade de tempo (litros/min, m3/hora, galões/min). No caso de gases e vapores, a vazão instantânea pode ser expressa, em Kg/h ou em m3/h.

Quando se mede a vazão em unidades de volume, devem ser especificadas as "condições base" consideradas. Assim no caso de líquidos, é importante indicar que a vazão se considera "nas condições de operação", ou a 0 °C, 20 °C, ou a outra temperatura qualquer. Na medição de gases, é comum indicar a vazão em Nm3/h (metros cúbicos normais por hora, ou seja a temperatura. de 0 °C e a pressão atmosférica) ou em SCFM (pés cúbicos standard por minuto - temperatura. 60 °F e 14,696 PSIA de pressão atmosférica).

2.1-MEDIÇÃO DE VAZÃO POR PRESSÃO DIFERENCIAL

É um dos métodos mais utilizados para medir vazão e baseia-se na pressão diferencial produzida por elementos primários. A seleção desses elementos é feita de forma criteriosa, e o conhecimento das características do fluido, assim como a teoria que envolve essa técnica é de fundamental importância.

A pressão diferencial é produzida por vários tipos de elementos primários colocados na tubulação de forma tal que o fluído passa através deles. A sua função é aumentar a velocidade do fluído diminuindo a área da seção em um pequeno comprimento para haver uma queda de pressão. A vazão pode então, ser medida a partir desta queda.

O tubo Venturi, foi idealizado pelo cientista italiano Venturi em 1791 e usado como medidor de vazão em 1886 por Clemens Herschel, sendo constituído por um bocal convergente - divergente.

O tubo Venturi, combina dentro de uma unidade simples, uma curta garganta estreitada entre duas seções cônicas e está usualmente instalado entre duas flanges, numa tubulações. Seu propósito é acelerar o fluído e temporariamente baixar sua pressão estática.

3- LEI DA CONTINUIDADE

Supondo um fluxo em regime permanente na tubulação abaixo, não podemos acumular massa no volume compreendido entre as seções 1 e 2, pois neste caso pelo menos a massa específica variaria, deixando ser regime permanente.

Ou seja, a massa que entra na redução é igual à massa de produto que sai da redução, o que ocorre quando o fluido é incompressível e sua densidade absoluta não varia através da redução.

Nesse caso, pode-se dizer que Q1 = Q2 e que Q1 = V1.S1 e Q2 = V2.S2 , então: V1.S1 = V2.S2

4- LEI DE BERNOULLI

Supondo um fluído perfeito (ideal), que não possui viscosidade, ele desloca-se sem atritos e, portanto sem perdas de energia.

Considerando-se que a energia total de um sistema dinâmico é constante, temos que:

onde: Eppo = Energia potencial de posição Eppr = Energia potencial de pressão Ec = Energia cinética

Considerando-se os estados de energia parciais, temos:

onde: M = Massa g = Aceleração da gravidade W = Peso P1 e P2 = Pressão nas seções 1 e 2

= Peso específico v1 e v2 = Velocidades nas seções 1 e 2 Como M.g = W

substituindo-se M por:

Dividindo-se por W:

A equação acima é a equação de Bernoulli para fluidos perfeitos em regime permanente. É a base para cálculos de vazão, considerando-se qualquer seção do escoamento.

5- PROJETO: MEDIÇÃO DE VAZÃO

Como já havia comentado o projeto é basicamente um reservatório onde há descarga e carga e entre esse processo existe um sistema de Venturi para indicar a pressão e tornar possível o cálculo de vazão.

6-EQUAÇÃO BÁSICA PARA CÁLCULOS DE VAZÃO

O desenvolvimento da equação básica de elementos geradores de pressão diferencial tem como ponto de partida a equação de Bernoulli para fluído perfeito, incompressível e em regime permanente. Considerando Z1 = Z2 e agrupando-se os termos semelhantes:

Como Q1 = Q2, através da equação da continuidade temos: Chamando de a relação dos diâmetros, e como:

Podemos dizer que: Chamando (P1 – P2 ) de P, e substituindo v1 na equação de Bernoulli, temos:

7-CARACTERÍSTICAS DO PROJETO

Foi definido que a bomba irá trabalhar na sua menor potência e a vazão será controlada por uma válvula reguladora. Assim sendo, o painel tem como limites:

Pmáx=40mmCa

Pmín=10mmCa

Mediante esses valores é possível saber qual a faixa de trabalho do painel. Segue abaixo um exemplo de cálculo quando o Pmín é apresentado.

P=10mmCa => d= 4mm => D=8mm Iremos trabalhar no SI, desta forma, se faz necessário a conversão de unidades:

Com este exemplo, é possível perceber que apenas variando a vazão na válvula reguladora pode-se obter uma variação no P e conseqüentemente alterando os

valores proporcionalmente ou desproporcionalmente

8-ANEXO

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