projeto tubo de pitot

Download Projeto Tubo de Pitot

Post on 30-Sep-2015

217 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Engenharia Ambiental

TRANSCRIPT

  • Projeto de Fsica II

    Tubo de Pitot

    Engenharia Ambiental

    Junho/2013

    Aline Cristine

    Bruno Machado

    Gabriel da Franca

    Ivan Berlim

    Vitor Nakamoto

  • I. Objetivo

    O objetivo deste projeto era montar um tubo de Pitot, para que consegussemos

    medir a velocidade de um fluido, neste caso a gua. Buscou-se tambm criar um

    projeto que alm de obter um resultado esperado, servisse como conhecimento

    didtico a outros estudantes. Teve-se o cuidado de utilizar materiais reciclveis e de

    fcil obteno.

    II. Introduo

    Em muitos estudos de escoamentos fundamental determinar o mdulo e a

    direo da velocidade do fluido em alguns pontos da regio estudada. Apesar de ser

    impossvel a obteno da velocidade exata num ponto, pode-se determinar a

    velocidade mdia numa pequena rea ou volume com o auxlio de alguns

    instrumentos adequados.

    Existem muitos mtodos para a determinao da velocidade dos fluidos, entre

    eles podemos listar: medir o tempo que uma partcula leva para percorrer uma

    distncia conhecida; medir a rotao de uma hlice introduzida no escoamento; medir

    a variao da resistncia eltrica pelo resfriamento de um condutor eltrico

    introduzido no escoamento; identificar a diferena entre a presso total e a esttica,

    mtodo introduzido por Henri Pitot em 1732, sendo este um dos mais utilizados.

    Henri Pitot nasceu em Aramon, Frana, em 1695 e foi um importante

    engenheiro especializado em hidrulica. Comeou os seus estudos em matemticas e

    astronomia em Paris, tornando-se logo mais assistente do fsico Raumur em 1723.

    Em 1724 foi nomeado membro da Academia das Cincias de Frana.

    Pitot comeou a se interessar por fludos e testou vrios de seus projetos e

    teorias no Rio Sena, at que inventou em 1732 um dispositivo para medir a

    velocidade com que o fluido se movia, conhecido hoje por tubo de Pitot, ou ainda

    pitmetro.

  • O tubo de Pitot um instrumento de medio que mede a velocidade de

    fluidos em modelos fsicos em laboratrios de hidrulica, em laboratrios de

    aerodinmica e tambm na hidrologia para a medio indireta de vazes em canais e

    rios, em redes de abastecimento de gua, em adutoras, em oleodutos e ainda a

    velocidade dos avies, medindo a velocidade de escoamento do ar.

    Determinando o perfil de velocidade em uma tubulao:

    Figura 1: Tubo de Pitot em uma tubulao

    Sendo assim, a equao de Bernoulli aplicada entre os pontos 1 e 2, a seguinte:

    Equao 1

    E sendo a equao do manmetro diferencial, ou Tubo de Pitot, neste caso:

  • Ou

    Equao 2

    Ento das equaes 1 e 2, tm-se a equao 3:

    Ou ainda de forma mais simples:

    respeito do Tubo de Pitot. . .

    No caso dos avies, o tubo de Pitot atua como um sensor de presso que

    possibilita o funcionamento de um dos mais importantes instrumentos, o velocmetro.

    Basicamente, um tubo instalado paralelamente ao vento relativo e com um orifcio

    voltado diretamente para o fluxo de ar resultante da velocidade aerodinmica da

    aeronave (Ver figura 1). Esse orifcio se comunica com o interior de uma cpsula

  • aneroide, instalada no velocmetro da aeronave. A caixa do instrumento recebe a

    presso esttica do ar de uma fonte esttica, que no afetada pela variao de

    velocidade da aeronave.

    Figura 1 Tubo de Pitot instalado sob a asa de um avio.

    Quando a aeronave est estacionria e no h vento relativo, nem real, a

    presso que entra pelo orifcio do Pitot somente a presso atmosfrica esttica. A

    cpsula aneride permanece ento em uma posio neutra e a velocidade indicada

    zero. Quando a aeronave se desloca na massa de ar, o vento relativo causa um

    aumento na presso de ar admitida pelo orifcio do tubo de Pitot, em relao presso

    esttica, e essa "presso de impacto", somada presso esttica, faz a cpsula

    aneroide expandir. O movimento de expanso da cpsula transmitido aos ponteiros

    do velocmetro por hastes e engrenagens, do tipo setor e pinho, o que faz o ponteiro

    se movimentar, indicando ao piloto a velocidade da aeronave.

    Na teoria o processo bem simples, porm na prtica muito mais

    complicado. Isso porque, um avio no voa em ambientes de presso constante e,

    portanto, a densidade do ar varia. Outro fator que complica que a partir de

    determinada velocidade (250 Knots) as equaes mais utilizadas de forma

    simplificada na fsica no funcionam, sendo necessrio considerar efeitos de

    compressibilidade decorrentes da alta velocidade.

  • Outra questo a ser considerada o local onde instalado o tubo e os

    problemas que uma instalao errada pode causar, por exemplo, obstrues por gelo,

    gua ou objetivos estranhos. Para evitar o acmulo de gua, os tubos so equipados

    com drenos, j o gelo um problema maior e para a soluo deste, os tubos de Pitot

    geralmente possuem um sistema de aquecimento por resistncia eltrica. Porm,

    condies de gelo tais como a presena, nas nuvens, de gua em estado de sobrefuso

    podem tornar inteis os melhores sistemas de aquecimento do tubo.

    A obstruo dos tubos de Pitot podem ter efeitos muito mais graves que a

    simples falta de indicao de velocidade. Os sistemas de automao e de alerta das

    aeronaves dependem de dados corretos de velocidade para funcionar. Se os dados de

    velocidade deixarem de funcionar corretamente, o mesmo ocorre com o piloto

    automtico. Caso no se desconecte sozinho, os pilotos devem desconect-lo e passar

    a voar a aeronave manualmente.

    Nesse caso, o piloto felizmente ainda tem condies de voar a aeronave,

    pilotando por atitude, baseando-se a olho nu, para o horizonte natural da Terra, ou

    para o indicador de atitude, e ignorar os alarmes falsos.

    Porm, o mal funcionamento deste aparelho aliado a falta de preparo de alguns

    pilotos podem ser fatais. O acidente do voo Air France 447, ocorrido em junho de

    2009 no Oceano Atlntico, quando voava do Rio de Janeiro para Paris um exemplo.

    A aeronave apresentou diversas falhas de indicao de velocidade. Como a aeronave

    atravessava formaes de cumulus-nimbus (nuvens densas e enormes que s podem

    ser vistas por inteiro a longas distncias) muito pesadas, seus tubos de pitot foram

    obstrudos por gelo causado por gua em estado de sobrefuso. O acidente do Air

    France 447 vitimou 12 tripulantes e 216 passageiros e no houve sobreviventes.

    A vazo a terceira grandeza mais utilizada nos processos industriais (sendo a

    primeira a presso e a segunda a temperatura), de forma grosseira podemos dizer que

    a rapidez com a qual um volume escoa. Uma das vazes mais importantes a vazo

    volumtrica: definida como sendo a quantidade em volume que escoa atravs de uma

    certa seco em um intervalo de tempo considerado, ou seja, relao entre o volume e

    o tempo sendo assim a vazo representa com qual um volume escoa.

  • A forma mais simples para se calcular a vazo volumtrica apresentada a seguir na

    equao mostrada:

    Equao 4

    Pode-se descrever a vazo atravs da velocidade, j que pode ser vista como a

    razo da vazo Q pela rea de um tubo por exemplo. Assim uma nova equao

    pode ser descrita como:

    Equao 5

    Sendo A a rea e v a velocidade.

    III. Materiais e Mtodos

    III.I Materiais

    1/2 metro tubo PVC 75mm 0,5 Metro;

    1 Metro de tubo PVC ;

    3 Adaptadores de tubo PVC para 75mm*;

    6 Cotovelos de tubo PVC ;

    1 Tubo em T PVC ;

    1 Registro de tubo PVC ;

    2 Metros de Mangueira transparente;

    4 Abraadeiras de mangueira;

    1 Galo de gua de 20 Litros.;

    2 m de madeira com 2cm de espessura.

    Durepox

    Parafusos

    Mini Retfica

    Corante

    Fita veda-rosca

  • III.II Mtodos

    III.II.I Montagem do Tubo de Pitot.

    Parte Inferior do Tubo em U.

    Primeiramente, realizou-se uma marcao nos canos para o posterior corte. No

    tubo de PVC de 75mm foram feitos dois furos, com uma mini retfica, com espessura

    de 30mm, o primeiro furo foi feito a uma distncia de 10 centmetros de uma das

    bordas, j o segundo foi feito a 15 centmetros do primeiro furo, conforme a Figura 1.

    Figura 1: Tubo de 75mm com dois canos de PVC .

    Em seguida, foram cortados dois pedaos de tubo , cada um com 10 cm de

    tamanho, estes tubos foram introduzidos nos orifcios feitos inicialmente no tubo de

    75mm, e cada um separadamente foi colado a um cotovelo, conforme a Figura 2. Para

    vedar os tubos com o de 75mm utilizou-se Durexi.

  • Figura 2: Tubo de 75mm com dois tubos de PVC junto a dois cotovelos.

    Parte Superior do Tubo em U.

    A parte superior do tubo em U foi montada da seguinte maneira: Primeiro

    foram cortadas quatro partes de tubo , duas delas foram juntas ao Tubo em T, em

    seguida foi colocado um cotovelo em cada lado, e os dois pedaos de 10cm restantes

    foram juntos a esta primeira armao. Em seguida os dois pedaos de mangueira

    foram presos aos dois lados desta armao com duas abraadeiras, conforme a Figura

    3.

  • Figura 3: Parte superior do tubo em U.

    Por ltimo, juntaram-se as duas outras pontas das mangueiras com a Parte

    Inferior do tubo em U com as duas abraadeiras restantes.

    Suporte vertical:

    Primeiro foi feito o corte de trs pedaos de tubo PVC , um com 15cm e

    outros dois com 20cm. Em seguida, os dois pedaos de 20cm foram unidos ao

    regist

Recommended

View more >