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Introdução
| Topo pág | Fim pág |A medição de vazão de fluidos sempre esteve presente na era da modernidade. Não se precisa ir muito longe. O hidrômetro de uma residência, o marcador de uma bomba de combustível são exemplos comuns no dia-a-dia das pessoas. Em muitos processos industriais, ela é uma necessidade imperiosa, sem a qual dificilmente poderiam ser controlados ou operados de forma segura e eficiente.
Na História, grandes nomes marcaram suas contribuições. Provavelmente a primeira foi dada por Leonardo da Vinci que, em 1502, observou que a quantidade de água por unidade de tempo que escoava em um rio era a mesma em qualquer parte, independente da largura, profundidade, inclinação e outros. Mas o desenvolvimento de dispositivos práticos só foi possível com o surgimento da era industrial e o trabalho de pesquisadores como Bernoulli, Pitot e outros.
Existe uma variedade de tipos de medidores de vazão, simples e sofisticados, para as mais diversas aplicações. O tipo a usar sempre irá depender do fluido, do seu estado físico (líquido ou gás), das características de precisão e confiabilidade desejadas e de outros fatores.
Nesta pequena série de páginas, são apresentados princípios de operação e comentários sobre alguns tipos usuais, começando pelos que operam com pressão diferencial.
Placa de orifício
| Topo pág | Fim pág |É um dos meios mais usados para medição de fluxos. Dados de entidades da área de instrumentação mostram que, nos Estados Unidos, cerca de 50% dos medidores de vazão usados pelas indústrias são desse tipo.
Certamente as razões para tal participação devem ser as vantagens que apresenta: simplicidade, custo relativamente baixo, ausência de partes móveis, pouca manutenção, aplicação para muitos tipos de fluido, instrumentação externa, etc. Desvantagens também existem: provoca considerável perda de carga no fluxo, a faixa de medição é restrita, desgaste da placa, etc.
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| Figura 01 |
A medição da diferença de pressão p1 − p2 pode ser feita por algo simples como um manômetro U e uma tabela ou uma fórmula pode ser usada para calcular a vazão. Ou pode ser coisa mais sofisticada como transdutores elétricos e o sinal processado por circuitos analógicos ou digitais para indicação dos valores de vazão.
Considerando o escoamento horizontal, as parcelas de altura na equação de Bernoulli se anulam. Portanto,
p1 + c12 ρ / 2 = p2 + c22 ρ / 2 c22 − c12 = (2 / ρ) (p1 − p2)
Considerando o escoamento incompressível, as vazões são as mesmas em qualquer ponto. Assim,
Q = Q1 = Q2 = c1 S1 = c2 S2. Isolando a velocidade, c1 = c2 S2 / S1. Onde Q é vazão e S área da seção.Substituindo na igualdade anterior,
c22 − c22 (S2/S1)2 = (2 / ρ)(p1 − p2) c22 = (Q/S2)2 = (2 / ρ) (p1 − p2) / (1 − (S2/S1)2)
#A.1#Entretanto, essa fórmula só vale para fluidos ideais e escoamento laminar. Para fluidos reais e escoamento turbulento (o mais usual na prática), deve ser introduzido um coeficiente de escoamento Ce:
#A.2#
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| Figura 02 |
A tomada de pressão p1 corresponde aproximadamente ao diâmetro interno da tubulação (Di da Fig 01). A tomada de pressão p2 não corresponde ao diâmetro da placa (D da Fig 01).
Portanto, a área efetiva S2 não pode ser considerada como igual à área do orifício da placa.
Na igualdade anterior pode-se considerar
#B.1#Onde Cf é o coeficiente de fluxo e Sp a área do furo da placa. Assim,
#B.2#O coeficiente Cf é determinado experimentalmente e valores são encontrados em tabelas. Notar que ele depende do fluido, dos diâmetros da tubulação e do orifício da placa. Instrumentos comerciais podem usar o coeficiente e indicar diretamente os valores de vazão.
Tubo de Pitot
| Topo pág | Fim pág |O tipo básico e a correspondente relação de vazão são mencionados na página Fluidos 01-40. Outras variações poderão ser incluídas em futuras atualizações desta página.
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