UNIVERSIDADE FEDERAL DA INTEGRAÇÃO LATINO - AMERICANA

Relatório referente ao Experimento com o tubo de Venturi

Disciplina:

Fluidos, ondas e oscilações

Professor:

Dr. Luciano Lapas

Discentes:

Karen Estefany Mantilla Urquijo

Patricia Oliveira Montanger

Victor Wentz

Foz do Iguaçu, 15 de abril de 2016

Relatório referente ao Experimento com o tubo de Venturi

Relatório sobre o experimento

com o tubo de Venturi,

apresentado na disciplina de

Fluídos, Ondas e Oscilações,

no curso de Engenharia Física,

na Universidade Federal da

Integração Latino-Americana.

Prof. Dr. Luciano Lapas

Foz do Iguaçu, 15 de abril de 2016

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................03

2. TEORIA .................................................................................................................04

3. OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS ...............................................................06

4. MATERIAIS UTILIZADOS .....................................................................................07

5. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS .................................................................08

6. ANÁLISE DOS DADOS .........................................................................................09

7. CONCLUSÕES .....................................................................................................10

8. REFERÊNCIAS .....................................................................................................11

1. INTRODUÇÃO

Os estudos de pesquisadores como Bernoulli e Pitot na análise dos fluídos foram de

extrema importância para a sociedade atual, visto que os princípios por eles

descobertos são aplicados no nosso dia a dia em hidrômetros, bombas de

combustível e indústrias.

Nosso principal tema de estudo neste experimento é a determinação da vazão de

um fluido num tubo de Venturi, utilizando para isto a equação de Bernoulli.

A medição da vazão depende da consideração de vários fatores, como pressão,

temperatura e do estado liquido ou gasoso do fluido.

2. TEORIA

Na medição da vazão pelo tubo de Venturi, utilizamos a variação da pressão durante

a passagem do fluido por um tubo de seção mais larga e depois por outro de seção

mais estreita, além da alteração da velocidade entre esses dois pontos.

O tubo de Venturi é constituído por uma seção do mesmo diâmetro do conduto, que

através de uma seção cônica convergente, leva a uma seção mínima, a garganta do

Venturi e, através de uma seção cônica divergente, gradualmente retorna ao

diâmetro do conduto. Podemos ver sua representação abaixo:

Figura 1.Tubo de venturi

Para se obter resultados precisos, o tubo de Venturi deve ser precedido por um tubo

reto e isento de singularidades.

A equação de Bernoulli, dada abaixo e, que será muito importante em nosso

experimento, nos diz que a o escoamento se conserva ao longo de uma linha de

corrente, assim como a energia cinética e potencial do fluido;

𝑃 + (𝑝𝑣2)/2 + 𝑝𝑔ℎ = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡.

Equação 1. Equação de Bernoulli

Também sabemos que a pressão e a velocidade do fluido dentro do tubo se alteram

de acordo com o diâmetro, portanto temos a seguinte relação:

ɸ = 𝑣1 𝐴1 = 𝑣2 𝐴2

Equação 2. Vazão

A densidade não aparece na equação acima pois o fluido, o ar, é incompressível, ou

seja a densidade é homogênea durante o movimento.

Temos a partir das equações dadas acima que o fluxo pode ser dado pela equação:

ɸ = 𝐴1 𝐴2√((2∆𝑃) / 𝑝(𝐴12 − 𝐴22))

Equação 3. Fluxo em termos da área

3. OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS

O objetivo deste experimento é determinar o valor do fluxo do fluido em um

determinado sistema a partir das medidas realizadas em laboratório e comparar os

resultados encontrados com os gráficos da medição da velocidade, pressão e fluxo

obtidos do experimento através do software.

4. MATERIAIS UTILIZADOS

Logo abaixo, temos a imagem do sistema completo utilizado no experimento:

Figura 2. Sistema

Os materiais que compõem esse sistema são:

● Soprador de ar

● Tubos de área 1,24 𝑐𝑚2 e 3,44 𝑐𝑚2

● Tubo de Pitot (Medidor de velocidade)

● Tubo de Venturi

● Sensores de pressão

● Software pasco CAPSTONE

5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Parte A: montagem do sistema

1. Consistiu-se em ligar os tubos de área menor numa altura maior com o

primeiro ponto de medição do sensor de pressão.

2. Depois formou-se um L e se conectou outros tubos de área menor com o

segundo ponto de medição do sensor de pressão.

3. Ligou-se os tubos de areá maior com o tubo de venturi numa altura menor.

4. Logo, se juntaram todas as conexões anteriores como é mostrado na figura 1.

5. No tubo de venturi se ligou o segundo sensor de pressão no ponto de entrada

do tubo e no ponto de estrangulamento do fluido.

Parte B: medições do sistema

6. Em seguida, foi ligado o soprador de ar aproximadamente no mesmo nível do

tubo de venturi por cerca de 20 segundos.

7. Com o tubo de Pitot foi realizada a leitura da velocidade de saída do fluxo do

outro extremo do sistema.

8. Depois o programa pasco CAPSTONE automaticamente gerou os gráficos

que serão apresentados no analise dos dados.

9. Finalmente, como o objetivo do experimento é determinar o valor do fluxo do

fluido a partir das medidas realizadas em laboratório e comparar os resultados

obtidos através do software, de maneira manual mediu-se as alturas e

comprimento correspondentes à ubicação de cada ponto de medida de

pressão e do tubo de venturi.

6. ANÁLISE DOS DADOS

Apos todo procedimento experimental, obtivemos os seguintes gráficos:

Gráfico 1. Diferença de pressão do sistema

No gráfico 1 temos que a diferença de pressão entre os 2 pontos é de 0,6 kPa.

Gráfico 2. Velocidade de saída do sistema

No gráfico 2 temos que a velocidade no ponto de saída é de 33,1 m/s.

Gráfico 3. Fluxo do sistema

Notamos no gráfico 3 que o fluxo obtido é de 4,2 L/s.

Para verificar o resultado obtido pelo software isolamos a velocidade 1 da equação

de Bernoulli (equação 1) :

𝑃1 + 𝜌𝑣12

2+ 𝜌𝑔ℎ1 = 𝑃2 +

𝜌𝑣22

2+ 𝜌𝑔ℎ2

Isolando V1 temos :

𝑣1 = √2𝛥𝑝

𝜌+ 𝑣2² + 2𝑔𝛥ℎ

Equação 4. Velocidade

𝛥𝑝 = 600𝑃𝑎

𝛥ℎ = 0,122𝑚

𝜌 = 1,25𝑘𝑔/𝑚³

𝑣2 = 33,01𝑚/𝑠

𝐴1 = 0,000122𝑚2

𝐴2 = 0,000344𝑚2

Substituindo os valores que temos na equação 4, encontramos uma velocidade de

aproximadamente 45,32m/s.

Usando a equação do fluxo :

ɸ = 𝜌. 𝑣1. 𝐴1 = (1,25)(0,00012)(45,32)

𝛷 = 6,7 𝐿/𝑠

Equação 5. Fluxo

Como não tratamos de um sistema ideal, onde o sistema é totalmente isolado e não

há perdas, temos essa diferença de fluxo. Podemos dizer que perdemos

aproximadamente 59% do fluxo durante o percurso.

7. CONCLUSÕES

O tubo de venturi é um medidor de vazão com qual podemos verificar mudanças de

velocidade e pressão dentro do tubo e é amplamente empregado na indústria e na

medicina. Como exemplos temos o sistema circulatório, extintores, carburadores,

entre outros.

A partir desse relatório é possível confirmar a validade da equação de Bernoulli tanto

de forma manual como computacional, em aplicações que envolvem o tubo de

venturi.

Comparamos a velocidade obtida através da equação e do tubo de Pitot, obtendo

valores que nos mostram que o fluxo foi perdido durante o trajeto, se tivéssemos

utilizado água poderíamos ver claramente os pontos onde a vazamento.

8. REFERÊNCIAS

● file:///C:/Users/Usuario/Downloads/RELATORIOMODELO.pdf

● http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/dinamica/bernoulli/bernouilli.htm

● http://www.ufrgs.br/medterm/trabalhos/trabalhos-

2011/Gilmar_Pedro_Rafael.pdf