Análise experimental da medição de velocidade com um tubo de pitot em escoamento interno

Abstract

O tubo de pitot é um instrumento de medição de pressões muito utilizado para medir velocidades de fluidos em movimento. Criado em 1732 por Henri Pitot, o tubo de pitot é utilizado em modelos físicos em laboratórios de hidráulica, de aerodinâmica e também hidrologia para a medição indireta de vazões em canais e rios, em redes de abastecimento de água, em adutoras, em oleodutos e ainda a velocidade dos aviões, medindo a velocidade de escoamento do ar. A caracterização de escoamentos passa pela medição de propriedades locais, integradas e globais. As propriedades locais podem ser termodinâmicas, como pressão, temperatura, massa específica, etc., que definem o estado do fluido, além de sua velocidade. As propriedades integradas são as vazões em massa e volumétrica, e as propriedades globais são aquelas relativas à visualização de todo campo de escoamento. O estudo aplicado se dedica à realização do procedimento da medição de velocidades com Tubo de Pitot na Universidade Federal de Santa Catarina – Campus Tecnológico de Joinville. Para isto, foi utilizado uma bancada experimental de Tubo de Pitot desenvolvida no Laboratório de Fenômenos de Transporte. Inicialmente foi analisado quais métodos de divisão da seção transversal para medição de velocidade no tubo de pitot seriam aplicados, dentre os quatro existentes os dois escolhidos foram o Método das Áreas Iguais e o Método de Newton, depois de aplicados os métodos e obtidos o perfil de velocidade de cada um foi realizado a comparação entre os mesmo para verificação do perfil real do tudo de pitot do laboratório. Os resultados demonstraram que a diferença na estimativa da vazão volumétrica chega até a 30 % entre os dois métodos evidenciando a relevância do método escolhido.

The Pitot tube is a measurement instrument velocity used to measure the variation of fluids in motion. Created in 1732 by Henti Pitot, the Pitot tube is used in hydraulic, aerodynamic and hydrology laboratory models for the indirect orientation of flows in channels and rivers, in water supply networks, in pipelines and even the speed of airplanes, measuring the speed of air flow. The characterization of flows involves the ownership of local, integrated and global proprieties. Local propriety can be thermodynamic, like as pressure, temperature, specific mass, etc., which defines the state of the fluid, beyound your speed. The integrated proprieties are the mass and volumetric flows, and the global proprieties are those related to the visualization of the entire flow field. The applied study is dedicated to performing the speed measurement procedure in the Pitot tube of the Federal University of Santa Catarina – Joinville Technological Campus. For this, the Pitot tube experimental bench developed at the Transport Phenomena Laboratory was used. Initially it was analyzed which methods of division of the cross section to measure speed in the applicable Pitot tube, between the four existing ones the chosen were the Equal Areas Method and Newton’s Method, after applied the methods and obtained of the speed profiles of each, was a comparison was made between the same to verify the actual profile of the laboratory Pitot tube. Results indicated an approximated 30% difference in the estimation of the volumetric air flow between methods showing that the choice of the method is important for this type of measurement.