Um novo conceito em equipamentos educacionais
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STT 512 – BANCADA DE ESCOAMENTOS INTERNOS
MANUAL DE UTILIZAÇÃO
Porto Alegre, 2014
Sttylus Equipamentos Educacionais
PRISLEY DE OLIVEIRA NUNES - ME Rua Augusto Porto Alegre, 156 – Bairro Sarandi – Porto Alegre – RS – CEP:
91.110-250 Fone: (51) 3348.9439/Fax: (51) 3368.1171 CNPJ 12.558.937/0001-66 I.E. 096/3386697 www.sttyluseducacional.com.br
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SUMÁRIO 1 Apresentação do equipamento .................................................................................................... 3 2 Descrição do equipamento equipamento e acessórios acessórios.................. ......... ................... ................... ................... ................... .................. .................. ................... ............ .. 3 3 Procedimentos gerais para utilização do equipamento ................................................................ 5 4 Montagens práticas sugeridas ..................................................................................................... 6 4.1 Medida de pressão com manômetro de coluna de fluído. ......................................................... 7 4.2 Medida de vazão pelo pelo método volumétrico ................... .......... ................... ................... .................. ................... ................... .................. ............ ... 11 4.3 Medida de vazão com placa de orifício: calibração ................................................................. 13 4.4 Medida de vazão: calibração do venturi; ................................................................................. 16 4.5 Medida de vazão por pitometria .............................................................................................. 19 4.6 Perda de carga em tubulações tubulações com diferentes comprimentos comprimentos .................. ......... ................... ................... .................. ........... .. 22 4.7 Perda de carga em tubulações tubulações com diferentes diâmetros diâmetros ................... .......... ................... ................... .................. ................. ........ 25 4.8 Perda de carga em tubulações tubulações com diferentes rugosidades rugosidades .................. ......... ................... ................... .................. .............. ..... 27 4.9 Perda de carga em tubulações tubulações com diferentes materiais materiais ................... ......... ................... .................. .................. ................... .......... 30 4.10 Perda de carga em diferentes registros ................................................................................ 33 4.11 Perda de carga nos acessórios ............................................................................................. 35 4.12 Curva característica vazão x pressão ................................................................................... 37 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................................. 39
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1 Apresentação do equipamento
A Bancada Bancada de Escoamentos Internos é um equipamento desenvolvido desenvolvido para apoiar as atividades de ensino dos conteúdos que tratam do escoamento interno de fluídos em tubulações, permitindo que vários fenômenos reais possam ser observados e discutidos. E desta forma é um importante subsídio que vem a facilitar a compreensão e o aprendizado, tornando a atividade de ensino mais dinâmica, permitindo a visualização dos fenômenos de difícil detalhamento teórico. O sistema permite a realização de experimentos de quantificação da perda de carga em escoamentos internos a tubos sendo utilizado a água como fluido de trabalho, desta forma bastante voltado aos fenômenos hidráulicos. Porém, o uso da análise dimensional e dos conceitos se semelhança estende os conceitos visualizados para vários campos da mecânica dos fluidos.
2 Descrição do equipamento e acessórios
A Bancada de Escoamentos Internos consta basicamente de um conjunto de tubos e acessórios montados de forma a proporcionar, por meio da abertura e fechamento de registros, o escoamento por um único ramal de interesse, constituindo um circuito fechado o qual parte da bomba hidráulica acoplada ao reservatório e após circular pela tubulação retorna ao mesmo. Os tubos montados com acessórios normais e com tomadas de pressão neles instalados permite a quantificação da perda de carga por meio da utilização de uma instrumentação básica composta por manômetros de coluna de fluído e/ou piezômetros. Voltado a utilização de maneira prática possui uma bancada e sobre esta um tanque de medida de volume para utilização nas várias montagens sugeridas, Sttylus Equipamentos Educacionais
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permitindo a visualização do volume do escoamento em um determinado tempo, sendo um importante meio para análise dimensional de volume.
N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
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Componente Bomba Centrífuga Reservatório Conjunto de Prandtl Tubo de Venturi Placa de orifício Painel de comando Tubulação 1 (3/4”) Tubulação 2 (3/4”) Tubulação 3 (1”) Tubulação 4 (3/4”) Tubulação 5 (3/4” com rugosidade interna)
Tubulação 6 (30 mm) Tubulação 7 (25mm) Válvula de esfera (3/4") Válvula de gaveta (3/4") Válvula de gaveta (3/4") Filtro Y (3/4") Caixa de medição volumétrica
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3 Procedimentos gerais para utilização do equipamento 1- Colocar o equipamento sobre superfície plana e nivelada; 2- Verificar a tensão elétrica do equipamento e da rede de alimentação; caso sejam diferentes proceder as modificações necessárias; 3- Somente ligue o equipamento após o mesmo ser aterrado para garantir a segurança dos usuários e prevenir acidentes. 4- Caso seja necessário a utilização de ampliação do comprimento do cabo de fornecimento de energia ao equipamento este deve ser realizado por pessoal capacitado. 5- Somente ligar o motor após a colocação de água no reservatório para evitar a danificação das vedações da bomba. 6- -Verificar se o registro de regulagem da vazão está totalmente fechado para que o motor elétrico não seja sobrecarregado. 7- Manipule o registro de regulagem de vazão de forma suave para evitar golpes devido ao transiente provocado pela mudança br usca da aceleração do fluido. Este procedimento também visa proteger os medidores de pressão.
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4 Montagens práticas sugeridas
A utilização do equipamento permite a montagem de inúmeras práticas sobre os fenômenos considerados no estudo da mecânica dos fluídos , as mais diversas abordagens podem ser discutidas dependendo do enfoque a ser dado nos cursos, da imaginação e criatividade. Algumas montagens práticas são sugeridas a seguir, as quais têm como objetivo proporcionar um entendimento inicial do funcionamento do equipamento bem como dos acessórios que acompanham o mesmo. 1. Medida de pressão com manômetro de coluna de fluído; 2. Medida de vazão pelo método volumétrico; 3. Medida de vazão: calibração da placa de orifício; 4. Medida de vazão: calibração do venturi; 5. Medida de vazão por pitometria; 6. Perda de carga em tubulações com diferentes comprimentos; 7. Perda de carga em tubulações com diferentes diâmetros; 8. Perda de carga em tubulações com diferentes rugosidades; 9. Perda de carga em tubulações com diferentes materiais; 10. Perda de carga em diferentes registros; 11. Perda de carga nos acessórios; 12. Curva característica vazão x pressão. A descrição das montagens é realizada de forma simplificada com vistas a apresentar o funcionamento do equipamento. Recomenda-se o aprofundamento teórico do assunto através da literatura especializada.
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4.1 Medida de pressão com manômetro de coluna de fluído.
Montagem: 1
I – OBJETIVO Esta montagem prática tem como objetivo demonstrar a utilização do manômetro de coluna de fluído, quanto as formas de instalação e cuidados necessários. II – MATERIAIS - Manômetro de coluna de fluído em U - Fonte adequada de pressão - Mangueiras III – METODOLOGIA Procedimento de Sangria:
Conecte as mangueiras aos pontos em que se deseja conhecer a diferença de pressão entre os mesmos. O sistema deve possuir uma pequena pressão no momento da instalação das mangueiras para que seja possível a retirada de todo o ar de seu interior pois, a presença de ar causa erros na leitura da pressão.
Deixe sair todo o ar das mangueiras;
Conecte uma das mangueiras ao manômetro e abra os registros do manômetro. Pode-se observar que a coluna do fluído manométrico irá alterar sua posição inicial e que ocorrerá a entrada de água para dentro do tubo de vidro.
Feche o registro do manômetro e conecte a segunda mangueira.
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Abra o registro do manômetro. Pode-se perceber que também ocorrerá uma alteração na posição da coluna do fluído manométrico e que uma certa quantidade de água irá entrar no tubo de vidro.
Feche o registro do manômetro e desconecte a mangueira inicialmente colocada.
Abra o registro novamente. A coluna de fluído manométrico irá subir devendo a mesma expulsar todo o ar existente permanecendo somente água sobre o fluído manométrico.
Feche o registro do manômetro e reconecte a mangueira.
Desconecte a segunda mangueira e abra o registro do manômetro.
Conecte novamente a mangueira ao manômetro. Com estas operações certamente todo o ar do interior das mangueiras e do manômetro terá saído. Caso isso não tenha ocorrido deve-se repetir o processo até a completa eliminação do ar do sistema.
Medida de pressão diferencial:
Conecte as mangueiras aos pontos em que se deseja conhecer a diferença de pressão entre os mesmos.
Faça circular uma determinada quantidade de água pelo sistema que possui os dois pontos.
Observe a alteração na coluna de fluído manométrico;
Leia os valores indicados pela coluna de fluído na escala e anote-os. Tenha cuidado no momento da leitura dos valores pois, a formação de um menisco como ilustrado a seguir deve ser considerada.
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IV – AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS Com os valores observados no manômetro obtêm- se o ΔH e realiza-se o cálculo da diferença de pressão entre os pontos considerados.
A equação a seguir fornece a diferença de pressão entre os ponto P 1 e P2. P 1 P 2 = γ M
γ F ΔH
Sendo:
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P1 - P2 = diferença de pressão entre os pontos;
= densidade do fluído manométrico;
F
= densidade do fluído ; PRISLEY DE OLIVEIRA NUNES - ME Rua Augusto Porto Alegre, 156 – Bairro Sarandi – Porto Alegre – RS – CEP:
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H = diferença da altura da coluna de fluído manométrico.
Após a demonstração de como preparar o manômetro e como efetuar as leituras, cada aluno deve efetuar suas medidas e calcular a pressão indicada.
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4.2 Medida de vazão pelo método volumétrico
Montagem: 2
I – OBJETIVO Esta montagem prática tem como objetivo realizar a determinação da vazão pelo método volumétrico, sendo a mesma utilizada para análise dos escoamentos pressurizados. A medida da vazão é um dos parâmetros mais importantes para o estudo dos escoamentos, juntamente com a pressão. Esses dois parâmetros caracterizam
completamente
o
escoamento,
permitindo
calcular
outros
parâmetros como velocidade, vazão, etc. II – MATERIAIS
Bancada didática com tanque de medida de volume
Cronometro
III – METODOLOGIA
Colocar motobomba da bancada em funcionamento e deixar escoar o fluido pela tubulação a ser analisada;
Direcionar o fluxo do fluido para o tanque de medição de volume para medida de um volume de água (Vol), acumulado no reservatório. Utilizar um cronômetr o para a medida do tempo (∆t) gasto. O cronometro deve ser disparado juntamente com o acionamento do desviador de água, que passa a lança-la no tanque de medida de volume;
Ao atingir um nível adequado o desviador é novamente acionado e o cronometro parado;
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O tempo de acumulação de água no reservatório deve ser o máximo possível para minimizar erros;
A medida do volume da caixa é realizada através da escala lateral do tanque de medida de volume;
Anotar os valores de volume e tempo transcorridos durante a coleta do fluido;
IV – AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS A vazão será obtida pela divisão da massa pelo intervalo de tempo, conforme á fórmula abaixo: Q
=
Vol Δt
Sendo: Q = vazão volumétrica (l/s); Vol = volume do fluido (litros); t = tempo transcorrido durante coleta (s)
O procedimento deve ser efetuado várias vezes para obter-se uma média do valor de vazão. Uma só leitura pode não fornecer um valor representativo da vazão.
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4.3 Medida de vazão com placa de orifício: calibração
Montagem: 3
I – OBJETIVO Esta montagem prática visa a determinação experimental do coeficiente de vazão da placa de orifício instalada na bancada, devido a mesma estar fora do alcance da norma por tratar-se de dimensões reduzidas da tubulação. Objetiva ainda introduzir o conceito de calibração. Na figura abaixo é apresentado o esquema de um medidor do tipo placa de orifício.
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II – MATERIAIS
Tubulação com medidor tipo placa de orifício instalado
Manômetro de coluna de fluído em U
Mangueiras
Bancada didática
III – METODOLOGIA
Instalar o manômetro de coluna de fluído nas tomadas de pressão da placa de orifício As mangueiras não devem possuir ar no seu interior devendo-se proceder a "sangria" das mangueiras e do manômetro. O lado de alta pressão é mais facilmente sangrado, desta forma pode-se alternar a posição das mangueiras no manômetro até conseguir a completa eliminação do ar do sistema.
Estabelecer um fluxo de água na tubulação;
Efetuar a leitura e registro da pressão diferencial do manômetro instalado junto a placa de orifício;
Realizar no mínimo três medições de vazão por meio do método volumétrico e fazer uma média;
Estabelecer outros fluxos de água na tubulação e repetir os dois passos anteriores;
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IV – AVALIAÇ O DOS RESULTADOS As equações a seguir permitem o cálculo da vazão: β=
Δp = (p1
Qm =
C
d D
p2 ) 133.32
ε1
4
1 β
π 4
d 2
2 * Δ p *e
Onde:
Qm= vazão mássica (kg/s);
C= coeficiente de descarga = 0.61;
β = d/D= (0,5);
ε = fator de expansão = 0,994 ;
P = Diferença de pressão (Pa) ;
P1 = pressão na montante da placa (mmHg).;
P2 = pressão na jusante da placa (mmHg).;
e = massa específica do fluído (kg/m³).
d = diâmetro do orifício (m)
A operação de calibração consiste em verificar o valor da vazão para cada diferença de pressão lida no manômetro. Assim para cada vazão estabelecida pelo registro principal, devem ser medidas a diferenças de pressão.
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4.4 Medida de vazão: calibração do venturi;
Montagem: 4
I – OBJETIVO Medidor do tipo Venturi é outro medidor de vazão do tipo de orifício muito utilizado, apesar de sua construção mais difícil. A restrição ao escoamento deste medidor é obtida por uma transição mais suave do que a do diafragma, e a saída do escoamento é totalmente guiada até atingir novamente a medida do tubo. Na figura abaixo é apresentado o esquema de um medidor do tipo Venturi.
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II – MATERIAIS
Tubulação com medidor tipo Venturi instalado
Manômetro de coluna de fluído em U
Mangueiras
Bancada didática
III – METODOLOGIA
As tomadas de pressão do medidor de vazão devem ser interligadas ao manômetro diferencial de mercúrio procedimento de "sangria" das mangueiras e do manômetro devem ser levadas a efeito.
O lado da baixa pressão é mais facilmente sangrado se o manômetro for inclinado para atingir uma posição mais baixa que o ponto de tomada de pressão; outro artifício que pode ser útil para esta operação consiste em obstruir parcialmente a saída de água aumentando a pressão na tubulação, permitindo assim expulsar o ar do ramo de baixa pressão.
Para cada vazão estabelecida pelo registro principal, devem ser medidas a diferenças de pressão imposta pelo venturi.
IV – AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS A fórmula para cálculo da vazão:
Q = C Q m At 2g
P 3
P 1
ρ
Onde: Q= vazão (m³/s)
m= 0,45 At= Aréa do diâmetro D2 (m2)
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Cq= Coeficiente de vazão, conforme norma para medidores do diafragma (gráfico fornecido). g = gravidade (m/s2)
densidade do fluido. (kg/m 3)
P = diferença de pressão (kgf/m 3)
Cada aluno deve medir pelo menos um ponto da curva de calibração. Devese, ser enfatizado que cada ponto da curva deve ser resultado de uma média de mais de uma leitura, pois uma só leitura pode não fornecer um valor representativo da vazão devido às incertezas causadas pela flutuação da pressão. Deve-se comparar e justificar os resultados obtidos com venturi para vazão, com os resultados encontrados com o método volumétrico.
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4.5 Medida de vazão por pitometria
Montagem: 6
I – OBJETIVO O tubo de Pitot é um instrumento projetado para medir a velocidade nos meios fluidos. O tubo de Pitot tem por base teórica o escoamento ao redor de um obstáculo. As linhas de corrente contornam o obstáculo formando dois fluxos, um de cada lado do obstáculo. Entre estes dois fluxos existe uma linha de separação AB. Está linha é também uma linha de corrente que termina no obstáculo, em um ponto no qual a velocidade é nula, denominado ponto de estagnação. Na figura abaixo é apresentado o esquema do conjunto de Prandtl.
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II – MATERIAIS
Manômetro de coluna de fluído em U
Mangueiras
Folha de dados
III – METODOLOGIA Esta prática utiliza o dispositivo de pitometria inserido na tubulação. A tomada de pressão do tubo de Pitot e a tomada de pressão estática correspondente devem ser ligadas a dois piezômetro próximos para a medida da diferenças de pressão entre os dois pontos. Devem ser ligados os dois tubos de Pitot, para ser levantado o perfil de velocidades em duas posições diferentes. Os perfis obtidos devem ser bem diferentes, mas a sua integração, em relação à área deve fornecer a mesma vazão. Devem serem retiradas as medidas necessárias do equipamento que serão utilizadas na avaliação dos resultados. IV – AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
V =
2. g . ΔH
Q = V A
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onde: - Q = vazão (m3/s) - V = velocidade (m/s) - g = gravidade(m/s²) - A = Área da seção transversal de escoamento do fluído (m 2) - Δh= desnível do fluido no piezômetro (m) Devem serem comparadas e justificadas as vazões encontradas pelo tubo de pitot em relação ao venturi, diafragma e método volumétrico.
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4.6 Perda de carga em tubulações com diferentes comprimentos
Montagem: 6
I – OBJETIVO Medir a perda de carga em uma tubulação com diferentes comprimentos, mesmo diâmetro, mesma vazão e mesmo material. II – MATERIAIS
Manômetro de coluna de fluído em U
Mangueiras
Bancada didática
III – METODOLOGIA
Instalar o manômetro de coluna de fluído na tubulação 3 utilizando as tomadas de pressão distanciadas em um metro;
Estabelecer um fluxo conhecido na tubulação e efetuar a leitura e registro da pressão diferencial do manômetro;
Instalar o manômetro de coluna de fluído na tubulação 3 utilizando as tomadas de pressão distanciadas em dois metros;
Estabelecer o mesmo fluxo anterior na tubulação e efetuar a leitura e registro da pressão diferencial do manômetro;
Repetir os passos anteriores para um novo fluxo na tubulação.
A variação do fluxo na tubulação é obtido pela abertura e fechamento do registro na sua extremidade.
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IV – AVALIAÇ O DOS RESULTADOS A vazão pode ser determinada pelo método volumétrico ou mesmo outro método. A perda de carga real é obtida pela diferença de pressão em mmHg fornecida pelo manômetro ligado a tubulação. A perda de carga na tubulação pode ser calculada da seguinte forma:
ΔH P
=
Re
C f
=
V 2 2g
V D ν
L D
ΔH p
= A C f
L Q 2
D 5
Q = V A
Sendo: ΔHP = Perda de carga
Cf =f= coeficiente de atrito (obtido através do gráfico de Moody). V = velocidade (m/s) g = gravidade (m/s 2) L = comprimento (m) D = diâmetro (m) A= área (m2) υ= viscosidade cinética da água (1,007*10 -6 m2/s) a 20ºC.
Re= número de Reynolds Q= vazão (m 3/s)
Comparar e justificar os resultados de perda de carga obtidos pela leitura do manômetro com os resultados analíticos encontrados para as perdas de carga.
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91.110-250 Fone: (51) 3348.9439/Fax: (51) 3368.1171 CNPJ 12.558.937/0001-66 I.E. 096/3386697 www.sttyluseducacional.com.br
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O que ocorre com a perda de carga para diferentes comprimentos? Justifique com os valores obtidos. O que ocorre com a perda de carga quando se modifica a vazão? Justifique com os valores obtidos.
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4.7 Perda de carga em tubulações com diferentes diâmetros
Montagem: 7
I – OBJETIVO Medir a perda de carga causada por duas tubulações com mesmo comprimento, diferentes diâmetros, mesma vazão e mesmo material. II – MATERIAIS - Manômetro de coluna de fluído em U - Mangueiras - Bancada didática III – METODOLOGIA
Instalar o manômetro de coluna de fluído na tubulação 3 utilizando as tomadas de pressão distanciadas em dois metros;
Estabelecer um fluxo conhecido na tubulação e efetuar a leitura e registro da pressão diferencial do manômetro;
Instalar o manômetro de coluna de fluído na tubulação 4 utilizando as tomadas de pressão distanciadas em dois metros;
Estabelecer o mesmo fluxo anterior na tubulação e efetuar a leitura e registro da pressão diferencial do manômetro;
A variação do fluxo na tubulação é obtido pela abertura e fechamento do registro na sua extremidade.
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IV – AVALIAÇ O DOS RESULTADOS A vazão pode ser determinada pelo método volumétrico ou mesmo outro método. A perda de carga real é obtida pela diferença de pressão em mmHg fornecida pelo manômetro ligado a tubulação. A perda de carga na tubulação pode ser calculada da seguinte forma:
ΔH P
=
C f
Re
=
V 2
2g
L D
V D ν
ΔH p
= A C f
L Q 2
D 5
Q = V A
Sendo: ΔHP = Perda de carga
Cf =f= coeficiente de atrito (obtido através do gráfico de Moody). V = velocidade (m/s) g = gravidade (m/s 2) L = comprimento (m) D = diâmetro (m) A= área (m2) υ= viscosidade cinética da água (1,007*10 -6 m2/s) a 20ºC.
Re= número de Reynolds Q= vazão (m3/s)
Comparar e justificar os resultados de perda de carga obtidos pela leitura do manômetro com os resultados analíticos encontrados. (Tubulação 3 e 4). O que ocorre com a perda de carga com diâmetros diferentes, para uma mesma vazão? Justifique com os valores obtidos.
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4.8 Perda de carga em tubulações com diferentes rugosidades
Montagem: 8
I – OBJETIVO Visualizar as perdas de carga em duas tubulações com mesmo comprimento, mesmo diâmetro, mesmo material, mesma vazão e diferentes rugosidades. II – MATERIAIS - Manômetro de coluna de fluído em U - Mangueiras - Bancada didática III – METODOLOGIA
Instalar o manômetro de coluna de fluído na tubulação 3 utilizando as tomadas de pressão distanciadas em dois metros;
Estabelecer um fluxo conhecido na tubulação e efetuar a leitura e registro da pressão diferencial do manômetro;
Instalar o manômetro de coluna de fluído na tubulação 5 utilizando as tomadas de pressão distanciadas em dois metros;
Estabelecer o mesmo fluxo anterior na tubulação e efetuar a leitura e registro da pressão diferencial do manômetro;
A variação do fluxo na tubulação é obtido pela abertura e fechamento do registro na sua extremidade.
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IV – AVALIAÇ O DOS RESULTADOS A vazão pode ser determinada pelo método volumétrico ou mesmo outro método. A perda de carga real é obtida pela diferença de pressão em mmHg fornecida pelo manômetro ligado a tubulação. A perda de carga em cada tubulação pode ser calculada da seguinte forma:
ΔH P
=
C f
V 2 2g
Re
=
L D
V D ν
ΔH p
= A C f
L Q 2
D 5
Q = V A
Sendo: ΔHp = Perda de carga
Cf =f= coeficiente de atrito (obtido através do gráfico de Moody). V = velocidade (m/s) g = gravidade (m/s 2) L = comprimento (m) D = diâmetro (m) A= área (m2) υ= viscosidade cinética da água (1,007*10 -6 m2/s) a 20ºC.
Q= vazão (m3/s) Re= número de Reynolds
- Comparar e justificar os resultados de perda de carga obtidos pela leitura do manômetro com os resultados analíticos encontrados.(Tubulação 3).
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- Com a perda de carga da tubulação 5, calcular o valor de C f para essa tubulação (rugosidade alterada). - O que acontece com a perda de carga quando temos um material com maior rugosidade?
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4.9 Perda de carga em tubulações com diferentes materiais
Montagem: 9
I – OBJETIVO Visualizar a perda de carga causada por duas tubulações com mesmo comprimento, mesmo diâmetro, mesma vazão e diferentes materiais.
II – MATERIAIS - Manômetro de coluna de fluído em U - Mangueiras - Bancada didática
III – METODOLOGIA
Instalar o manômetro de coluna de fluído na tubulação 3 utilizando as tomadas de pressão distanciadas em dois metros;
Estabelecer um fluxo conhecido na tubulação e efetuar a leitura e registro da pressão diferencial do manômetro;
Instalar o manômetro de coluna de fluído na tubulação 6 utilizando as tomadas de pressão distanciadas em dois metros;
Estabelecer o mesmo fluxo anterior na tubulação e efetuar a leitura e registro da pressão diferencial do manômetro;
A variação do fluxo na tubulação é obtido pela abertura e fechamento do registro na sua extremidade.
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IV – AVALIAÇ O DOS RESULTADOS
A vazão pode ser determinada pelo método volumétrico ou mesmo outro método. A perda de carga real é obtida pela diferença de pressão em mmHg fornecida pelo manômetro ligado a tubulação. A perda de carga em cada tubulação pode ser calculada da seguinte forma:
ΔH P
=
C f
Re
V 2
2g
=
L D
V D ν
ΔH p
= A C f
L Q
2
D 5
Q = V A
Sendo: ΔHP = Perda de carga
Cf =f= coeficiente de atrito (obtido através do gráfico de Moody). V = velocidade (m/s) g = gravidade (m/s 2) L = comprimento (m) D = diâmetro (m) A= área (m2) υ= viscosidade cinética da água (1,007*10 -6 m2/s) a 20ºC.
Re= número de Reynolds Q= vazão (m3/s)
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Comparar e justificar os resultados obtidos pela leitura do manômetro com os resultados analíticos encontrados para as perdas de carga. Existe uma diferença significante de perda de carga de um material para o outro. (PVC ,Acrílico)?
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4.10 Perda de carga em diferentes registros
Montagem: 10
I – OBJETIVO Visualizar a perda de carga causada por restrições diferentes (perda de carga localizada), numa tubulação com mesmo diâmetro, mesmo material, mesma rugosidade e mesma vazão.
II – MATERIAIS - Manômetro de coluna de fluído em U - Mangueiras - Bancada didática
III – METODOLOGIA
Instalar o manômetro de coluna de fluído na tubulação 2 utilizando as tomadas de pressão antes e imediatamente após o registro de gaveta;
Estabelecer um fluxo conhecido na tubulação e efetuar a leitura e registro da pressão diferencial do manômetro;
Instalar o manômetro de coluna de fluído na tubulação 2 utilizando as tomadas de pressão antes e imediatamente após o registro de esfera;
Estabelecer o mesmo fluxo anterior na tubulação e efetuar a leitura e registro da pressão diferencial do manômetro;
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IV – AVALIAÇ O DOS RESULTADOS A vazão pode ser determinada pelo método volumétrico ou mesmo outro método. A perda de carga real é obtida pela diferença de pressão em mmHg fornecida pelo manômetro ligado a tubulação. - A perda de carga real é obtida pela diferença de pressão em mmHg fornecida pelo manômetro ligado as restrições. - A perda de carga em cada restrição pode ser calculada da seguinte forma:
H p
= K
V 2
Q = V A
2g
Sendo:
Hp= perda de carga (mca)
K= coeficiente de perda de carga do registro
V= velocidade (m/s)
g = gravidade (m/s²)
Q= vazão (m³/s)
A= área (m²)
Registros de Gaveta, aberto K= 0,20 (tabelado) Registros de esfera, aberto K= Comparar para o registro de gaveta os resultados da perda de carga analítica e com os resultados da perda de carga obtidos com as leituras do manômetro. Calcular o valor de K para o registro de esfera a partir da leitura do manômetro. Sttylus Equipamentos Educacionais
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4.11 Perda de carga nos acessórios
Montagem: 11
I – OBJETIVO Visualizar as perdas de carga causada por acessórios numa tubulação e calcular o coeficiente de perda de carga.
II – MATERIAIS
Manômetro de coluna de fluído em U
Mangueiras
Bancada didática
III – METODOLOGIA
Instalar o manômetro de coluna de fluído na tubulação utilizando as tomadas de pressão antes e imediatamente após o acessório de interesse;
Estabelecer um fluxo conhecido na tubulação e efetuar a leitura e registro da pressão diferencial do manômetro;
Realizar os procedimentos anteriores para outras vazões.
IV – AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS A vazão pode ser determinada pelo método volumétrico ou mesmo outro método. A perda de carga real é obtida pela diferença de pressão em mmHg fornecida pelo manômetro ligado a tubulação. A perda de carga em cada restrição pode ser calculada da seguinte forma:
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H p
= K
V 2
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Q = V A
2g
Sendo:
Hp= perda de carga(mca);
K= coeficiente de perda de carga;
g = gravidade (m/s²)
V= velocidade (m/s);
Q= vazão (m³/s);
A= área (m²);
Calcular o valor do coeficiente de perda de carga (K) para acessório analisado. Comparar e justificar os resultados da perda de carga obtidos com as leituras do manômetro para diferentes vazões.
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4.12 Curva característica vazão x pressão
Montagem: 12
I – OBJETIVO Esta montagem prática tem por finalidade demonstrar a correspondência da curva característica apresentada em manuais de bombas hidráulica centrifugas e seu comportamento em condições reais de operação em um sistema de recalque. II – MATERIAIS
Manômetro de coluna de fluído em U;
Mangueiras
Bancada didática
III – METODOLOGIA
Instalar o manômetro na tomada de pressão mais próxima da bomba hidráulica. Este ponto será utilizado para obtenção da pressão manométrica fornecida pela bomba;
Ligue a bomba hidráulica e faça circular água pelas tubulações. Para cada vazão tome nota da pressão indicada no manômetro;
Realizar o procedimento anterior para outras vazões.
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IV – AVALIAÇ O DOS RESULTADOS A vazão pode ser determinada pelo método volumétrico ou mesmo outro método. A pressão em mmHg fornecida pelo manômetro ligado a tubulação.
Com os valores de vazão em conjunto com a correspondente pressão fornecida pela bomba hidráulica faça um gráfico Vazão x Pressão; Compare o gráfico produzido com o fornecido pelo fabricante da bomba hidráulica. Caso houver diferenças justifique.
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