Ao longo da disciplina são realizadas quatro aulas práticas na disciplina de Mecânica dos Fluidos.
ELABORAÇÃO DOS RELATÓRIOS TÉCNICOS
1- Experimento para determinação de Vazão por meio do Tubo de Venturi e do Pitot
2- Experimento sobre Perda de Carga em Bancada Hidráulica
3- Experimento sobre Curva de desempenho de bombas hidráulicas
4- Experimento sobre vazão em dutos de climatização
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A primeira bancada tem por objetivo determinar a vazão de um escoamento a partir de um Tubo de Venturi e de um Tubo de Pitot. A segunda aula possibilitará explorar conceitos teóricos de perda de energia em um escoamento. A terceira aula terá por objetivo mostrar como o desempenho das bombas hidráulicas variam com a vazão. A quarta aula refere-se ao dimensionamento de uma rede de dutos.
A- BANCADA PARA DETERMINAÇÃO DE VAZÃO
A bancada experimental consiste de um ventilador de aspiração de ar localizado na extremidade esquerda, de um medidor do tipo Pitot, um Tubo de Venturi e de três manômetros de coluna com diferenciais de pressão. O ar entra pelo tubo de acrílico na extremidade direita. O diâmetro interno da tubulação é de 70mm. Na restrição do Venturi o diâmetro é reduzido para 49mm.
A vazão de escoamento pode ser conhecida multiplicando-se a Área pela Velocidade de escoamento.
Vazão = V . A
onde A = (π . Diâmetro² )/4
A determinação da velocidade de escoamento é realizada de forma indireta por meio de um Tubo de Venturi e de um medidor do tipo Pitot. O tubo de Venturi consiste em uma restrição ao escoamento. Ao passar pelo Venturi o ar tem sua velocidade aumentada, com consequente redução da pressão estática. A velocidade é determinada a partir do diferencial de pressão medida na parede de entrada e na parede do meio do Venturi. O aumento da velocidade no ponto 2 é decorrente da equação da continuidade: V1.A1 = V2.A2, ou do princípio da conservação da massa.
Observar que a pressão total do escoamento em qualquer ponto é a soma da pressão estática (que empurra para baixo o mercúrio do manômetro de coluna) e da pressão de velocidade. No centro (ponto 2) a velocidade do escoamento aumenta e por consequência aumenta a pressão de velocidade. Essa alteração resulta em menor pressão estática na garganta do Tubo de Venturi.
Aplicando a equação de Bernoulli entre os pontos 1 e 2 do escoamento tem-se:
O coeficiente BETA é 0,7 para essa bancada (49/70). A densidade do ar é da ordem de 1,2 kg/m3. O diâmetro do estrangulamento é de 49mm e o diâmetro da tubulação na entrada do Tubo de Venturi é de 70mm.
A vazão é determinada pelo produto da área da secção 2 (A2=pi.D**2/4) pela Velocidade 2 calculada.
No Pitot, o diferencial de pressão lido no manômetro permite a determinação da velocidade do escoamento. Observamos que em cada ponto do escoamento, a pressão interna do fluido é a soma da pressão de velocidade (ou dinâmica) e da pressão estática (que atua nas paredes internas da tubulação). Por isso: Pressão Total = Pressão dinâmica + Pressão Estática.
A Pressão Dinâmica é calculada como sendo: 0,5 x densidade do ar x Velocidade do ar ao quadrado.
É possível comparar a velocidade obtida pelo Tubo de Venturi e pelo Pitot. A média dessas velocidades é a forma mais segura para determinar a vazão de escoamento.
Veja o vídeo:
Realize as medições indicadas na aula experimental e a seguir preencha o relatório técnico.
Planilha de cálculo para a Bancada de Vazão
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B- BANCADA PARA DETERMINAR A PERDA DE CARGA
O objetivo da aula experimental é a determinação da perda de energia entre dois pontos do escoamento de uma rede hidráulica. Observe os diagramas mostrados abaixo, anote as informações necessárias, assista ao vídeo que mostra o funcionamento da bancada de perda de carga e preencha o relatório técnico.
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C- BANCADA PARA AVALIAR A ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS HIDRÁULICAS
Essa bancada permite avaliar o ponto de operação de um sistema quando associamos duas bombas hidráulicas em série ou em paralelo. Na Figura tem-se um desenho esquemático da bancada. Para fins de simplificação não foram representados o reservatório superior e nem a linha de interligação entre as duas bombas hidráulicas para a conexão em série.
Realize as medições indicadas e preencha o relatório técnico:
Assista ao vídeo indicado abaixo:
Planilha modelo para construção das curvas.
a) curva de funcionamento das bombas para diferentes vazões:
b) Curva de desempenho da associação de 2 bombas em paralelo
c) Curva de desempenho da associação de 2 bombas em série
d) Curva característica do sistema com diferentes aberturas de válvula
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D- BANCADA DE REDE DE DUTOS
Observe a rede de dutos instalada no Laboratório de Ciências Térmicas. Após realizar as medições de largura, altura e comprimento de cada trecho, bem como a velocidade média do ar na grelha de insuflamento, preencha o relatório técnico indicado:
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Material de apoio:
Associação de bombas hidráulicas.
Monografia sobre projeto de dutos
Desenho de uma rede de dutos no AutoCAD
REVIT no projeto de dutos de climatização
Vídeo sobre associação de bombas hidráulicas
Laboratório Virtual de Mecânica dos Fluidos – Colorado (EUA)
jesuegraciliano 