RELATÓRIO - PLACA DE ORIFÍCIO

Placa de orifício

Placa de orifício em uma instalação

Bordo delgado

A placa provoca uma redução da seção do fluxo e é montada entre dois anéis que contêm furos para tomada de pressão em cada lado. O conjunto é fixado entre flanges, o que torna fácil sua instalação e manutenção.

Exemplo de instalação com placa de orifício Medida de vazão O medidor tipo placa de orifício ou diafragma é constituído por uma placa delgada, na qual se abre um orifício e é utilizado em conduto forçado, devido a sua simples geometria apresenta baixo custo ao ser comparado com o tipo Venturi. Para se obter resultados precisos com o medidor tipo placa de orifício, o mesmo deve ser instalado no mínimo a 40 vezes o diâmetro à  jusante (região do orifício). Na escolha de um medidor de vazão, devemos considerar os seguintes itens: • • •

Custo; Precisão de leitura; A necessidade de calibração;

•

A facilidade tanto da instalação como da manutenção.

As placas de orifício são elementos primários, cuja finalidade é a medição de vazão de fluidos. Quando apropriadamente dimensionadas, a sua instalação em uma tubulação cria um diferencial de pressão entre a montante e a jusante. Este diferencial é proporcional ao quadrado da vazão. Uma vez medido este diferencial, conseguimos indicar, totalizar, programar e controlar esta vazão, seja através de instrumentos convencionais analógicos ou sofisticados sistemas digitais. As placas de orifício são indicadas para medir vazão de líquidos, gases e vapores. As placas podem ser do tipo concêntricas, excêntricas ou segmentais e podem ter diâmetros nominais de 1” a 40”. Aplicação - Concêntricas: para fluídos limpos - Excêntricas e Segmentais: para fluídos sujos com partículas sólidas em suspensão. Canto arredondado: para fluídos de alta viscosidade. São fabricadas usualmente em aço inox 304/316; ou em aços-liga como Hastelloy e Monel. Dados de entidades da área de instrumentação mostram que, nos Estados Unidos, cerca de 50% dos medidores de vazão usados pelas indústrias são do tipo placa de orifício, 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.

Procedimento Experimental Neste experimento utilizamos o reservatório de água com uma escala métrica marcando o nível, uma placa de orifício instalada na saída do reservatório e uma escala previamente colocada atrás do jato de água para efetuar as medições. O primeiro passo foi abrir o registro da alimentação para encher o reservatório até o nível de 30 cm e através desse registro fazer com que o nível da água ficasse em rep. Neste ponto é feita a leitura da cota do jato de água na escala colocada atrás do mesmo, com o auxilio de um bastão. Depois de anotar as medidas fechamos a saída da placa de orifício e cronometramos o tempo que levava para encher o reservatório até o

nível da próxima medida (mais 10 cm) e anotamos também este tempo. Em seguida prosseguimos repetindo o mesmo procedimento mais cinco vezes aumentando a cota do nível da água no reservatório de 10 em 10 centímetros, colocando em rep novamente e fazendo novas leituras. Após a conclusão das medições nos seis pontos, prosseguimos para a medição do tempo de esvaziamento sem alimentação, onde fechamos o registro da alimentação e cronometramos o tempo total que levou para esvaziar o reservatório do nível H1 até H2 (Placa de orifício).

Memorial de Cálculos

Velocidade Teórica Vt  =

2 ×  g  × h

h38

Vt  =

2 × 9,8 x38

=

2,72m / s

h48

Vt  =

2 × 9,8 x 48

=

3,06m / s

h58

Vt  =

2 × 9,8 x58

=

3,37 m / s

h68

Vt  =

2 × 9,8 x 68

=

3,65m / s

h78

Vt  =

2 × 9,8 x 78

=

3,91m / s

h88

Vt  =

2 × 9,8 x88

=

4,15m / s

Velocidade Real Vr  =

 X  2 × Y   g 

Vr  = h38

0,48

=

2,74m / s

=

3,09m / s

2 × 15 9,8

Vr  = h48

0,54 2 × 15 9,8

Vr  = h58

0,59 2 × 15

=

3,37 m / s

=

3,65m / s

=

3,89m / s

=

4,17 m / s

9,8 Vr  = h68

0,64 2 × 15 9,8

Vr  = h78

0,68 2 × 15 9,8

Vr  = h88

0,73 2 × 15 9,8

Coeficiente de Velocidade CV  =

Vr  Vt 

h38

CV  =

h48

CV  =

h58

CV  =

h68

CV  =

h78

CV  =

h88

CV  =

2,74 2,72 3,09 3,06 3,37 3,37 3,65 3,65 3,89 3,91 4,17 4,15

=

1,0

=

1,0

=

1,0

=

1,0

=

1,0

=

1,0

Vazão Teórica Qt  = Vt ×  Ao

h38

h48

h58

h68

Qt  = 2,72 × Qt  = 3,06 × Qt  = 3,37 × Qt  = 3,65 ×

π   ×

(0,008) 2

4 2 π   × ( 0,008) 4 2 π   × ( 0,008) 4 2 π   × (0,008) 4

=

136,72 × 10 6 m 3 / s

=

153,81 × 10 6 m 3 / s

=

169,39 × 10 6 m 3 / s

=

183,47 × 10 6 m 3 / s

−

−

−

−

Qt  = 3,91 ×

h78

Qt  = 4,15 ×

h88

π   ×

(0,008) 2

=

4 2 π   × (0,008)

196,54 × 10 6 m 3 / s

=

4

−

206,60 × 10 6 m 3 / s −

Vazão Real Qt  =

Vol  t  π   ×

h38

Qt  =

π   ×

h58

h68

Qt  =

Qt  =

0,222 2 4 33,2

Qt  =

Qt  =

4 30,6

98,24 × 10 6 m 3 / s

=

107,52 × 10 6 m 3 / s

=

114,18 × 10 m / s

=

116,59 × 10 6 m 3 / s

=

126,49 × 10 6 m 3 / s

−

−

−

0,1

×

h38

Qr  Qt 

CD =

82,01 × 10

6

−

136,72 10 ×

h48

h58

CD = CD =

98,24 × 10

−

6

=

0,60

=

0,64

=

0,63

6

−

153,81 × 10

−

3

−

Coeficiente de Descarga CD =

6

0,1

×

0,222 2

=

−

0,1

×

4 33,9

82,01 × 10 6 m 3 / s

0,1

×

36 2 π   × 0,222

π   ×

h88

0,222 2

=

0,1

×

4

π   ×

h78

0,222 2 4 39,4

Qt  =

0,1

×

4 47,2 π   ×

h48

0,222 2

6 6

107,52 × 10

−

169,39 × 10

−

6

−

h68

h78

h88

CD = CD = CD =

6

114,18 × 10

−

183,47 × 10

−

116,59 × 10

−

196,54 × 10

−

6

=

0,62

=

0,59

=

0,61

6 6 6

126,49 × 10

−

206,60 × 10

−

6

Coeficiente de Contração CC  =

CD CV 

h38

CC  =

h48

CC  =

h58

CC  =

h68

CC  =

h78

CC  =

h88

CC  =

0,60 1,0 0,64 1,0 0,63 1,0 0,62 1,0 0,59 1,0 0,61 1,0

=

0,60

=

0,64

=

0,63

=

0,62

=

0,59

=

0,61

Cálculo do numero de Reynolds Re

=

V  ×  D υ 

h38

Re

=

h48

Re

=

h58

Re

=

h68

Re

=

h78

Re

=

h88

Re

=

2,74 × 0,008 10

−

6

3,09 × 0,008 10 6 3,37 × 0,008 −

10 6 3,65 × 0,008 −

10 6 3,89 × 0,008 −

10 6 4,14 × 0,008 −

10

−

6

=

21920

=

24720

=

26960

=

29200

=

31120

=

33360