Relatorio Técnico com Rotâmetro, Provas de Engenharia Ambiental

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LABORATÓRIO DE ENGENHARIA AMBIENTAL

Relatório de Aula Prá�ca Rotâmetro

Recife

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA AMBIENTAL

Relatório de Aula Prá�ca Rotâmetro

Recife/PE

Março 2009

EQUIPE TÉCNICA

SUMÁRIO

• 1.0 INTRODUÇÃO
  • 1.1 Princípio de Funcionamento dos Rotâmetros
• 2.0 OBJETIVOS
• 3.0 MATERIAL E METODOS
  • 3.1 Material
  • 3.2 Método
• 4.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO
• 5.0 CONCLUSÕES
  • 5.1 Vantagens
  • 5.2 Desvantagens
• 6.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
• 7.0 APÊNDICE
  • 7.1 Principais Equações U�lizadas Para os Cálculos do Experimento
  • 7.2 Cálculos da Vazão 36(l/h)
  • 7.3 Cálculos da Vazão 108(l/h)
  • 7.4 Cálculos da Vazão 180(l/h)
  • 7.5 Cálculos da Vazão 252(l/h)
  • 7.6 Cálculos da Vazão 360(l/h)
• Figura 1 – Rotâmetro LISTA DE FIGURAS
• Figura 2 – Circuito do Rotâmetro
• Figura 3 – Curva de Calibração
• Tabela 1 – Medidas do Bolhometro LISTA DE TABELAS
• Tabela 2 – Tempo da Vazão do Bolhômetro
• Tabela 3 - Controle Esta�s�co do Tempo
• Tabela 4 – Dados da Vazão e Teste de Rejeição
• Tabela 5 – Calculo do Volume Médio do Bolhometro

1.0 INTRODUÇÃO

O rotâmetro é o mais conhecido medidor de fluxo de área variável. Foi desenvolvido há vários anos e nas ul�mas décadas é que se verificou um maior progresso, permi�ndo que hoje ele possa ter u�lização nas mais diversas situações e condições.

Os rotâmetros são bastante u�lizados na indústria química, farmacêu�ca, petroquímica, alimentar, mecânica. São também bastante comuns em laboratórios e no tratamento de águas.

Rotâmetro é um tubo graduado no qual se localiza um elemento flutuante com ranhuras helicoidais, de forma que a rotação resultante entre a força de impulso e arraste faça com que se mantenha no centro do tubo. Dependendo da vazão, o flutuante irá se localizar numa certa posição que na escala corresponde a uma vazão predeterminada. (Brune�,2005).

Figura 1 - Rotâmetro

1.1 Princípio de Funcionamento dos Rotâmetros

O fluido - gás ou líquido - desloca-se no rotâmetro da base para o topo, resultando num movimento axial da bóia. Ao longo do comprimento do tubo existe uma relação entre o diâmetro da bóia e o diâmetro interior do tubo. O diâmetro da bóia é fixo ao contrário do tubo interior do rotâmetro que vai aumentando da base até ao topo. Se o fluxo é constante, a diferença de pressão sobre a bóia iguala o peso efe�vo da bóia e esta “fixa-se” na posição que define o fluxo. Quando o fluxo de caudal aumenta também a força que atua na bóia, aumenta. Esta força faz com que a bóia suba para uma posição mais acima. Quando o fluxo diminui a bóia muda de posição para baixo. O fluxo é uma função da altura da bóia.

mm e d 5 = 42,50 mm. Um marcador para retro projetor preto (PILOT) e uma régua de 30 cm foram

u�lizados para marcar a altura na coluna por onde as bolhas percorreram.

Essas medidas foram realizadas em quan�dade necessária para obtenção de uma curva de calibração do rotâmetro. Posteriormente, com os dados da prá�ca em mãos, foi realizado o tratamento esta�s�co de dados para todas as medidas.

Foi observado o comportamento do flutuador (bóia) do rotâmetro, durante as medidas de vazão de ar, nas seguintes vazões: Tabela 1 - Medidas do Bolhômetro Vazão Unidade Altura (m) Diâm (m) 36 (l/h) 0,2 0, 108 (l/h) 0,2 0, 180 (l/h) 0,2 0, 252 (l/h) 0,2 0, 324 (l/h) 0,2 0,

• O fluxo de ar foi controlado através de uma válvula reguladora de pressão no topo do instrumento (saída). As medidas de vazão de ar foram controladas pelo rotâmetro, com auxílio do Bolhômetro. Foram re�radas cinco medidas de cada vazão, para obtenção de uma curva de calibração do rotâmetro.
• O volume do Bolhômetro foi observado e re�rado as medidas de diâmetro e comprimento para medir o volume.

4.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Tabela 2 - Tempo da vazão do Bolhômetro Vazão (L/h)

T 1 (s) T 2 (s) T 3 (s) T 4 (s) T 5 (s)

36 10,50 10,55 10,95 10,44 10, 108 3,83 3,84 3,68 3,90 3, 180 2,50 2,50 2,54 2,52 2,

252 1,87 1,92 2,00 2,00 1, 324 1,50 1,64 1,56 1,60 1,

Tabela 3 - Controle Esta�s�co do tempo Ensaio Vazão Desvio Padrão 36 (s) 108 (s) 180 (s) 252 (s) 324 (s) Média (s) 1º 10,50 3,83 2,50 1,87 1,50 10,58 0, 2º 10,55 3,84 2,50 1,92 1,64 3,83 0, 3º 10,95 3,68 2,54 2,00 1,56 2,53 0, 4º 10,44 3,90 2,52 2,00 1,60 1,94 0, 5º 10,50 3,90 2,60 1,94 1,58 1,57 0,

Com os dados construímos uma curva de calibração para o Rotâmetro.

Figura 3 – Curva de Calibração

A figura acima é a melhor das correlações, entre as vazões medidas e as leituras no rotâmetro, que se ajusta aos dados experimentais, uma vez que o valor de R² foi 0,979 bem próximo de 1.

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Qm Teste de Rejeição 1 36 l/h 98,30 97,83 94,26 98,87 98,30 97,51 95,49 x 99, 2 108l/h 269,49 268,79 280,48 264,65 264,65 269,61 262,54 x 276, 3 180l/h 412,86 412,86 406,36 409,58 396,98 407,73 400,54 x 414, 4 252l/h 551,95 537,58 516,08 516,08 532,04 530,75 514,12 x 547, 5 360l/h 688,10 629,36 661,64 645,10 653,26 655,49 631,73 x 679, Tabela 4 – Dados da Vazão e Teste de Rejeição

5.0 CONCLUSÕES

Através do gráfico de calibração podemos concluir que é possível es�mar a vazão u�lizando a equação ob�da no gráfico, porem a vazão experimental se distanciou da vazão do rotâmetro, portanto sugerimos a repe�ção de alguns pontos de calibração para aproximar o valor de R a um. Nosso trabalho obteve resultados muito sa�sfatórios tendo em vista que ob�vemos um coeficiente bom de 0,979 no nosso gráfico de calibração, porem não podemos desprezar possíveis falhas humana durante a operação, contudo com o auxilio do tratamento esta�s�co conseguimos dar precisão ao experimento. Foi possível também perceber durante o desenvolvimento do experimento e elaboração desse relatório algumas u�lidades dos rotâmetros. Dentre elas algumas vantagens e desvantagens que estão citadas abaixo:

5.1 Vantagens

7.0 APÊNDICE

7.1 Principais Equações U�lizadas Para os Cálculos do Experimento

(Equação 1) (Equação 2) (Equação 3) (Equação 4) (Equação 5) (Equação 6) (Equação 7) (Equação 8) (Equação 9)

Ensaio Altura (m) Constante (π ) Raio (m) Volume (m3) Volume (L) Média (L) 1º 0,2 3,142 0,02135 0,000278 0,286438859 0, 2º 0,2 3,142 0,02140 0,000282 0, 3º 0,2 3,142 0,02140 0,00028 0, 4º 0,2 3,142 0,02140 0,000278 0, 5º 0,2 3,142 0,02125 0,000278 0, Tabela 5 – Calculo do Volume Médio do Bolhometro

7.2 Cálculos da Vazão 36 (l/h)

T 1 = 10,50 s

T 2 = 10,55 s

T 3 = 10,95 s

T 4 = 10,44 s

T 5 = 10,50 s

Q (^) m = 97,51l/h D 1 = 98,3 - 97,5 = 0,79 D 12 = 0, D 2 = 97,8 - 97,5 = 0,32 D 22 = 0, D 3 = 94,3 - 97,5 = -3,3 D 32 = 10, D 4 = 98,9 - 97,5 = 1,36 D 42 = 1, D 5 = 98,3 - 97,5 = 0,79 D 52 = 0, Σ D 2 = 13,

7.3 Cálculos da Vazão 108 (l/h)

T 1 = 3,83 s

T 2 = 3,84 s

T 3 = 3,68 s

T 4 = 3,90 s

T 5 = 3,90 s

Q (^) m = 269,61l/h D 1 = 269,5 - 269,6 = -0,1 D 12 = 0, D 2 = 268,8 - 269,6 = -0,8 D 22 = 0, D 3 = 280,5 - 269,6 = 10,9 D 32 = 118, D 4 = 264,7^ -^ 269,6^ =^ -5^ D 42 = 24, D 5 = 264,7 - 269,6 = -5 D 52 = 24, Σ D^2 = 168,

7.4 Cálculos da Vazão 180 (l/h)

T 1 = 2,50 s

T 2 = 2,50 s

T 3 = 2,54 s

T 4 = 2,52 s

T 5 = 2,60 s

Q (^) m = 407,73l/h D 1 = 412,9 - 407,7 = 5,13 D 12 = 26, D 2 = 412,9 - 407,7 = 5,13 D 22 = 26, D 3 = 406,4^ -^ 407,7^ =^ -1,4^ D 32 = 1, D 4 = 409,6 - 407,7 = 1,85 D 42 = 3, D 5 = 397 -^ 407,7^ =^ -11^ D 52 = 115, Σ D^2 = 173,

7.5 Cálculos da Vazão 252 (l/h)

T 1 = 1,87 s

T 2 = 1,64 s

T 3 = 1,56 s

T 4 = 1,60 s

T 5 = 1,58 s

Q (^) m = 655,492l/h D 1 = 688,10 - 655,49 = 32,61 D 12 = 1063, D 2 = 629,36^ -^ 655,49^ =^ -26,13^ D 22 = 682, D 3 = 661,64 - 655,49 = 6,15 D 32 = 37, D 4 = 645,10^ -^ 655,49^ =^ -10,39^ D 42 = 107, D 5 = 653,26 - 655,49 = -2,23 D 52 = 4, Σ D^2 = 1896,