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Tubo de Pitot Placa de Orifício Tubo de Venturi Bocal Convergente

Mecânica dos FluidosMedidores de Escoamento de Fluidos

Prof. Rodolfo RodriguesUniversidade Federal do Pampa

BA000200 – Fenômenos de TransporteCampus Bagé

17 e 18 de abril de 2017

Rodolfo Rodrigues Fenômenos de Transporte

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Medidor: Tubo de Pitot

Figura 1: Representação de um medidor de tubo de Pitot com manômetro diferencial.Fonte: Brunetti (2008).

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Medidor: Tubo de Pitot

A eq. abaixo permite determinar a velocidade do ponto ondeo tubo de Pitot está instalado:

v = Cp

√2 (p2 − p1)

ρ[m/s] (1)

onde Cp é um coeficiente de ajuste de valor entre 0,98 e 1.Se posicionado no centro então v = vmax e para

1 Escoamento laminar: vm = 0,5 · vmáx e2 Escoamento turbulento: vm = 0,8167 · vmáx.

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Medidor: Tubo de Pitot

Para um manômetro diferencial pode-se escrever:

p2 − p1 = h(ρm − ρ)g [Pa] (2)

onde ρm é a massa específica do fluido manométrico;ρ é a massa específica do fluido escoando;h é o desnível.

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Medidor: Placa de Orifício

Figura 2: Representação de um medidor de placa de orifício com manômetro diferencial.Fonte: Brunetti (2008).

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Medidor: Placa de Orifício

A velocidade no orifício de uma placa de orifício é:

v0 =C0√

1 − (D0/D1)4

√2(p1 − p2)

ρ[m/s] (3)

onde C0 é um coeficiente de ajuste.

Para Re > 20 000 e D0/D1 < 0,5 então C0 ≈ 0, 61;

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Medidor: Placa de Orifício

Alternativamente, há a eq. abaixo:

v0 = k

√2(p1 − p2)

ρ[m3/s] (4)

onde k é um coeficiente definido por:

k =CD√

1 − C2C(D0/D1)4

(5)

onde CD e CC são os coeficientes de descarga e decontração, respectivamente.

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Medidor: Placa de Orifício

Figura 3: Diagrama de coeficientes k em função de Re e D0/D1 para um medidor de placade orifício (direita).

Fonte: Brunetti (2008).

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Medidor: Tubo de Venturi

Figura 4: Representação de um medidor de tubo de Venturi com piezômetro.Fonte: Brunetti (2008).

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Medidor: Tubo de Venturi

A velocidade no diâmetro menor de um tubo de Venturi é:

v2 =Cv√

1 − (D2/D1)4

√2(p1 − p2)

ρ[m/s] (6)

onde Cv é um coeficiente de ajuste.1 Para Re > 10 000 e D1 < 0,2 m então Cv = 0,98 e2 Para D1 > 0,2 m então Cv = 0,99.

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Medidor: Bocal Convergente

Figura 5: Representação de um medidor de bocal convergente (“flow-nozzle”) compiezômetro.

Fonte: Brunetti (2008).

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Medidor: Bocal Convergente

O bocal convergente corresponde à parte convergente dotubo de Venturi;

A velocidade no diâmetro menor de um bocal convergente é:

v2 = k

√2(p1 − p2)

ρ[m/s] (7)

onde k é um coeficiente função de Re e D2/D1 conformeFig. 6.

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Medidor: Bocal Convergente

Figura 6: Diagrama de coeficientes k em função de Re e D2/D1 para um medidor de bocalconvergente.

Fonte: Brunetti (2008).

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Medidor para Escoamento Compressível

Para escoamento compressível de gases em tubo deVenturi, bocal convergente e placa de orifício:

Qm =CvA2Y√

1 − (D2/D1)4

√2(p1 − p2)ρ1 [kg/s] (8)

onde Y é um fator de correção de expansão conforme Fig. 7.

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Medidor para Escoamento Compressível

Figura 7: Fator de expansão Y para escoamento de ar em medidores de tubo de Venturi,bocal convergente e placa de orifício.

Fonte: Geankoplis (2003).

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Medidor: Rotâmetro

O rotâmetro é um tubo graduado em que um elementoflutuante com ranhuras helicoidais para mantê-lo no centro dotubo;

Fonte: Brunetti (2008).

Dependendo da vazão, o flutuante irá se localizar numa certaposição que corresponde a um valor predeterminado.

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