Medição de velocidade e vazão de fluidos

Páginas: 6 (1413 palavras) Publicado: 7 de outubro de 2011
VELOCIDADE E VAZÃO DE FLUIDOS
1. Conceitos básicos de medição de vazão
1.1. Introdução
Antes de iniciar o estudo da medição de vazão em fluidos, é necessário reparar uma confusão
existente no Brasil sobre a terminologia empregada na área de dinâmica de fluidos. Os textos
em língua inglesa empregam o termo flow para nomear escoamento, mas infelizmente as traduções
brasileiras usam a palavrafluxo como correspondente.
A definição de fluxo está ligada à uma grandeza por unidade de comprimento, área ou volume, como
por exemplo W/m (potência por unidade de comprimento), W/m2 (potência por unidade de área)
ou ainda W/m3 (potência por unidade de volume). Nesse exemplo, a grandeza que representa a potência,
em watts, é uma taxa de calor ou de energia mecânica, pois representa energiapor unidade
de tempo (J/s). O fluxo corresponde em inglês ao termo flux.
Já a terminologia correta para flow em português é escoamento, assim como o mass flow
corresponde a vazão ou descarga, que podem representar taxas de massa ou de volume por unidade
de tempo.
As grandezas associadas à medição do escoamento em fluidos são o taxa de massa por unidade
de tempo m& e de volume por unidade detempo Q.
A taxa ou vazão volumétrica é dado por
Q = V A (1.1)
onde V é a velocidade, em m/s, e A é a área, em m2. A vazão volumétrica é expressa no SI em m3/s,
e é comum encontrar l/s, l/h, cm3/min, etc. As unidades inglesas mais comuns são ft3/min, in3/s,
gal/h, entre várias outras.
A taxa de massa ou vazão mássica é dada por:
m = r V A
·
(1.2)
onde r é a massa específica, em kg/m3. Aunidade no SI para a vazão mássica é kg/s, mas também
encontramos seus múltiplos e submúltiplos, como g/s, ton/h ou kg/min. As unidades inglesas mais
comuns são lb/ft3 , lb/in3 , entre várias outras.
1.2. Classificação dos instrumentos
Segundo White, 2002, a caracterização de escoamentos passa pela medição de propriedades
locais, integradas e globais. As propriedades locais podem sertermodinâmicas, como pressão, temperatura,
massa específica, etc., que definem o estado do fluido, além de sua velocidade. As propriedades
integradas são as vazões em massa e volumétrica, e as propriedades globais são aquelas relativas
à visualização de todo campo de escoamento.
Como o interesse desse documento é a medição de vazões, serão estudados inicialmente as
técnicas e os instrumentos ligados àmedição da velocidade local, para depois passar para a medição
integrada da vazão.
2. Velocidade Local
Os princípios físicos e tipos de instrumentos de medição da velocidade média local, num
ponto ou região de interesse, são apresentados a seguir:
2.1. Flutuadores ou partículas flutuantes
Trata-se da maneira mais simples de se estimar a velocidade ao longo de um escoamento, e
princípio demedição é baseado no acompanhamento desses flutuadores ao longo da corrente de
fluido. Eles podem ser feitos de material sólido, capaz de manter-se na superfície do fluido, como
UFRGS - Engª Mecânica - Medições Térmicas – Medição de Velocidade e Vazão de Fluidos - Prof. Paulo Smith Schneider
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também partículas que possam provocar algum contraste, como poeira em suspensão em um gás.
Destaca-seainda o uso de bolhas de gases em líquidos.
Instrumentos para a medição de velocidade (anemômetros) são muitas vezes construídos a
partir de princípios simples e de idéias engenhosas. Por exemplo, historicamente a medição da velocidade
de barcos foi feita com o uso de um dispositivo composto por um cabo, no qual vários nós
eram espaçados regularmente, e por uma placa na sua ponta. Uma vezlançado na água, a placa provocava
um forte arrasto e a contagem dos nós do cabo enrolado no navio, por unidade de tempo,
dava uma idéia de sua velocidade. Ainda hoje são encontrados em clubes de velejadores (Clube dos
Jangadeiros, em Porto Alegre, p.e.) um anemômetro construído com uma placa metálica que pivota
num engaste de um mastro, deslocada pela cinética do escoamento. O desenho a seguir...
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