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Dimensionamento de medidor de vazão (placa de orifício) Mecatrônica Instituto Federal de São Paulo - Jacareí (IFSP) 5 pag.

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MEMÓRIA DE CÁLCULO – INSTUMENTAÇÃO MEDIDOR DE VAZÃO – PLACA DE ORÍFICIO

Thiago Lablonsk de Medeiros – BV1710711

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MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS COMPOSIÇÕES DE SERVIÇOS

Por se tratar de um exercício e não requisitar materiais utilizados, segue o enunciado proposto como material. O anexo que complementa o exercício pode ser acessado em: LINK Equações: (1) 𝑑 𝑒 𝐷 (diâmetro 𝑑𝑜 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑒 𝑑𝑜 𝑡𝑢𝑏𝑜 respectivamente) (2) 𝐵 =

𝑑 𝐷

(4) 𝐴 =

𝜋

(6) 𝜖 =

𝑁2 𝑁4 𝑁3 𝑁5

(3) 𝑒 = 1 − 4

(0,41+0,35𝐵 4 )(∆𝑃) 𝐾𝑃1

𝑑2

(5) ω0 D0 = ω1 D1 (7) 𝑣 =

µ 𝑝

=

𝜔𝑠

𝜔𝑒

(8) 𝑄 = 𝑉𝐴

(9) 𝑅𝑒𝑑 = (10) (11) (12)

𝑉𝐷 𝑣

𝑄=

𝑒𝐶𝐴(√(

𝐸𝑟𝑟𝑜 =

2(𝑃1 −𝑃2 ) 𝑝

√1−𝐵4

)

𝑎𝑏𝑠(𝐶𝑑𝑅𝑒𝑖 − 𝐶𝑑𝑖 )

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑚 = ∑ 𝑛𝑖

𝐶𝑑𝑅𝑒𝑖

100

𝑎𝑏𝑠(𝐶𝑑𝑅𝑒𝑖 − 𝐶𝑑𝑖 ) 𝐶𝑑𝑅𝑒𝑖

100

As demais equações se encontram nas referências e nos comentários do matlab. Cálculos O diâmetro da tubulação foi definido pelo enunciado e o diâmetro interno foi escolhido com base nos gráficos da Figura 1. O valor escolhido para o diâmetro é do orifício é de 10,94mm. Para machos de canto e 0,15 ≤ d / D ≤ 0,7 para machos de flange LMNO Engineering e ASME (2001). Os valores de pressão estão em pascal (Pa) e os diâmetros os diâmetros em metros (m).

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Figura 1 - Gráfico para escolha do diâmetro.

Na Figura 2 tem se os valores de vazão e do coeficiente de descarga em função da pressão para análise de valores (de pressão) de interesse considerando Re. No caso a pressão 2 (P2) deve ser no mínimo 80% o valor da pressão P1 (Lmnoeng,2020). O valor de Re para o vazão mínima de interesse é de 3.91e3 para uma pressão de 400 Pa.

Figura 2 – que relaciona a vazão com a pressão e o coeficiente de descarga.

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Para fins de comparação foi desprezado o número de Reynolds e comparado a vazão com e sem o Reynolds equação 10 e Figura 3, onde o erro médio é de 3,51% equação 11 (vide código matlab).

Figura 3 – Comparação das equações.

Resolvendo o exercício 5 tem-se o K aproximadamente 9.35e-05. O desenho simplificado com as dimensões encontra-se em anexo e em formato para serem visualizadas no Inventor e o detalhamento também em PDF (Portable Document Format). A montagem do conjunto é mostrada na Figura 4.

Figura 4 – Montagem do conjunto simplificado.

Considerações

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O projeto considerou a tomada de flange pois o perfil de escoamento está mais desenvolvido e a distância das tomadas de pressão são de 1” de distância de ambos os medidores de pressão a partir da placa de orifício. Assim como é feito pelo site (lmnoeng, 2020). Todos os cálculos foram seguindo a norma ASME (2001). Dados referente ao equipamento de medição de pressão, tubulação e demais cálculos que não foram considerados ou calculados para a resolução, estão no enunciado. Informações sobre cálculos, determinação de valores que não estão presentes neste documento constam no arquivo do matlab. Todos cálculos feitos pelo aluno são de efeito de aprendizagem e teórico. Nenhum valor real foi coletado ou usado de fato. Todos os cálculos usados como base foram tirados do site de referência (Lmnoeng,2020). A espessura da placa é dada pelo catálogo da (Fluxcon, 2020). Desprezando a parcela de Reynolds para os cálculos pode se observar que o erro foi menor que 5% a partir de uma certa vazão e o erro médio também foi inferior. Assim para pequenas pressões pode se desconsiderar o Reynolds para o calculo afim de simplificar os cálculos quando não há necessidade de uma grande precisão. Essa parcela pode ainda sumir junto ao ruído ou interferência externas. Outro ponto é de que quanto maior a vazão, menor é esta diferença já que a parcela de Reynolds tende a zero. Referências [1]

Fluxcon,

acesso:<

http://www.fluxcon.com.br/catalogos/fluxcon-catalogo-placa-de-

orificio.pdfs> em 01 de outubro 2020.

[2]

Lmnoeng, acesso: em

01 de outubro 2020.

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