Princípio
de funcionamento
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O rotâmetro é um instrumento de medida de caudal de
área variável. Ele é normalmente constituído por um flutuador, que se
move, para cima e para baixo, no interior de um tubo tronco-cónico cujo diâmetro
aumenta com a subida no mesmo. Esse flutuador terá que ser mais denso
que o fluido, e poderá ser constituído por metal. Ele é elevado até
uma posição de equilíbrio por acção de uma força ascendente, exercida
pelo movimento do fluido. Essa
força é anulada por outra descendente, que é resultado do peso do
flutuador. O fluido passa através de um orifício anelar que existe entre o
flutuador e a parede do tubo. A área anelar é aproximadamente proporcional
à altura que o flutuador fica em equilíbrio. O tubo por onde o fluido
passa pode ser de vidro e tem uma graduação que permite medir directamente
e por observação a posição do flutuador. A medida de caudal é função
da área anelar.
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Equações básicas
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Pretende-se
agora chegar a uma equação que calcule o caudal em função da área de
vazão ou vena contracta.
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Para
tal de seguida são referidos alguns aspectos e simplificações usados para
se perceber e facilitar a análise.
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1)
O flutuador tem uma forma
pontiaguda;
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2)
A velocidade do fluido na secção
1 é desprezável quando comparada com a da secção 2;
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3)
A diferença de diâmetro do
tubo da secção 1 para a secção 2 é desprezável;
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4)
As linhas de fluido que
atravessam cada secção são
normais para as secções.
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Conforme a Equação de Bernoulli
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V1 = velocidade do fluido na secção 1, ft/s
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V2
= velocidade do fluido na secção 2, ft/s
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g =
aceleração da gravidade, ft/s2
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h1
= cabeça hidráulica na secção 1, ft de fliudo
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h2
= cabeça hidráulica na secção 2, ft de fliudo
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A variação de distância da cabeça hidráulica
pode ser expressa em variação de pressão
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Onde p1
= pressão na secção 1, lb/ft2
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p2 = pressão na secção 2, lb/ft2
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r = massa especifica do fluido
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A equação da continuidade de caudal pode ser como
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Q = A2V2
r
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Onde Q =
caudal, lb/s
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A2 = area da secção 2, ft2
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Aplicando um factor C, coeficiente de descarga, à
equação de modo a corrigi-la, uma vez que não se tinham tomado em
consideração alguns factores, fica:
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Q = CA2V2
r
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Desprezando V1 e combinando as equações
1 e 4 obtém-se
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Passando o caudal para unidades volumétricas fica
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Qv
= caudal volumétrico, ft3/s
2000
