Tubo de venturi

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Tubo de Venturi


Resumo. O Tubo de Venturi é um medidor de vazão com o qual pode-se identificar mudanças de velocidade e de pressão dentro do tubo. Portanto, através dele pode-se medir além da vazão, a velocidade de escoamento de um fluido e a diferença de pressão existente no sistema. Um aumento de energia cinética no fluido é compensado pela perda de pressão, sendo isto explicado pelaconservação da energia.

Palavras chave: Venturi, velocidade, vazão, pressão, Princípio de Bernoulli, Princípio da Continuidade.

Introdução
O tubo de Venturi, também conhecido como venturímetro, foi inventado no século XVIII pelo cientista G. B. Venturi (1746-1822). É um tubo horizontal, dotado de um estrangulamento, o qual reduz a área de passagem do fluido para que seja medido o diferencial depressão no estrangulamento em relação o tubo normal. Tal dispositivo foi inicialmente desenhado para medir a velocidade de escoamento de um fluido. Contudo, passou a ser utilizado também, para medir a diferença de pressões entre a entrada do Venturi e a garganta (quando conectado a um manômetro de mercúrio) e para se calcular a vazão (por meio da equação da continuidade e da equação deBernoulli).
Este tubo tem uma forma que tenta imitar os padrões de escoamento através de uma obstrução carenada em um tubo. Uma facilidade é que esses medidores são auto limpantes devido sua superfície interna ser lisa. O Venturi moderno consiste de uma seção de admissão de bocal de escoamento padrão e uma expansão de saída cônica não maior que 30º e sua faixa de nº de Reynolds recomendada é de 1,5x105 a2x105.
O medidor em questão é constituído de uma seção a montante do mesmo diâmetro do conduto, que através de uma seção cônica convergente (ângulo geralmente de 20 a 30º); o leva a uma seção mínima, garganta do Venturi, e através de uma seção cônica divergente (ângulo geralmente de 5 à 14º), sendo que gradualmente retorna ao diâmetro do conduto. O difusor cônico divergente gradual à jusante dagarganta fornece excelente recuperação da pressão; e isto garante uma pequena perda de carga neste tipo de aparelho, perda geralmente compreendida entre 10 a 15 por cento da carga de pressão entre as seções (1) e (2). A utilização desse tubo é amplamente empregada na indústria e na medicina como alguns exemplos: sistema circulatório, extintores e carburadores.
Figura 1: Esquema detalhado de ummedidor de Venturi.
A medida da velocidade de escoamento de um fluido por este tubo é feita aproveitando o Efeito Venturi. Tal efeito é explicado pelo Princípio de Bernoulli e pelo Princípio de Continuidade de Massa, de forma que: se o caudal de um fluido é constante mas a seção diminui, necessariamente a velocidade aumenta após atravessar esta seção. Pelo teorema da conservação da energiase a energia cinética aumenta, a energia determinada pelo valor da pressão diminui obrigatoriamente.

Figura 2: Relações entre as velocidades e pressões em um Tubo de Venturi.

Para se entender melhor como é feito o cálculo da velocidade, vamos considerar que o líquido, de densidade ρ constante, escoa pela tubulação em regime estacionário. Em qualquer segmento normal da tubulação, cuja seçãoreta tem área A1, o líquido se move com velocidade v1 e no segmento com estrangulamento, cuja seção reta tem área A2, o líquido se move com velocidade v2 num referencial fixo na tubulação. No segmento com estrangulamento, o módulo da velocidade do líquido aumenta e a pressão diminui. Por isso, as alturas das colunas de mercúrio nos ramos do tubo em U são diferentes.
Considerando a tubulação nahorizontal, a equação de Bernoulli permite escrever:

ou:

em que P1 e P2 são as pressões do líquido, respectivamente, no segmento normal e no segmento com estrangulamento. Por outro lado, a equação da continuidade fornece:

ou:

Substituindo v2, dado por esta expressão, naquela que dá ΔP, que obtivemos da equação de Bernoulli, resulta:

e desta, finalmente:

Equação 1: Velocidade de...
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