DETERMINAÇÃO DE PRESSÕES E SUAS
RESPECTIVAS VAZÕES EM TUBULAÇÃO DE PVC
A. J. R. Souza1; L. S. Alves2; M. A. G. Barbosa3; K. A. Souza2
RESUMO: O objetivo deste trabalho foi a determinação de diferenciadas vazões a
determinadas pressões, em uma tubulação de PVC com diâmetro interno de 1’’ ou 25 mm, em
função das variações de pressões medidas através de um piezômetro de mercúrio. Para
realização deste trabalho foram utilizados dados de diâmetro, comprimento da tubulação, vazão
do sistema a qual variou quatro vezes com as respectivas variações de altura no piezômetro
ocorridas em função das variações de vazão. A bancada de teste constou de uma tubulação DN
25. O controle de fluxo de água no sistema foi obtido mediante um registro instalado na entrada
do tubo. Com base nas pressões e vazões obtidas conclui-se que o piezômetro é um instrumento
preciso e fácil de ser utilizado para estimativa de pressões nas mais variadas vazões.
PALAVRAS – CHAVE: vazão, pressão, piezômetro
DETERMINATION OF PRESSURE AND THEIR
FLOWS IN PVC PIPE
SUMMARY: The goal of this work was the determination of certain pressures, flow rates
differentiated in a PVC pipe with internal diameter of 1 '' or 25 mm, depending on the variations
in pressures measured by a mercury piezômetro. For realization of this work were used data
from pipe length, diameter, system flow which varied four times with their variations in height
in the piezômetro function in the flow variations. The test bench consisted of a pipeline DN 25.
The water flow control was achieved by a system installed at the entrance of the tube registry.
Based on the pressures and flow rates obtained it is concluded that the piezômetro is an easy and
precise instrument to be used for estimation of pressures in various flow rates.
KEYWORDS: flow, pressure, piezômetro.
1
Estudante de Tecnologia em Irrigação e Drenagem, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia-CE. email: [email protected]
2
Mestranda em Ciências Agrárias. Universidade Federal do Recôncavo da Bahia. CEP 44380000. e-mail:
[email protected] ; [email protected]
3
Doutorando em Ciências Agrárias. Universidade Federal do Recôncavo da Bahia. CEP 44380000. e-mail:
[email protected].
A. J. R. Souza et al.
INTRODUÇÃO
A hidráulica é um ramo das ciências físicas que tem por objetivo o estudo dos líquidos em
movimento se um líquido se escoa em contato com a atmosfera, diz-se que há um escoamento
numa superfície livre: é o caso de um canal, por exemplo. Se o escoamento se processa num
tubo fechado, ocupando toda seção do tubo, e em geral com pressões diferentes da pressão
atmosférica, diz-se que há um escoamento em pressão: é o caso do escoamento em condutos. Se
o líquido escoa através de um meio poroso, em rigor o escoamento não é em pressão nem com
superfície livre, e chama-se, então, escoamento em meio poroso ou escoamento de filtração: é o
que acontece nos aqüíferos. Como variante dos tipos de escoamento indicados existem os
escoamentos por orifícios, em descarregadores, etc. Em relação a variável tempo, se as
características do escoamento em cada ponto são independentes do tempo, tem-se um regime
permanente; caso contrário, tem-se um regime variado (LENCASTRE, 1983).
Denomina-se vazão ou descarga, numa determinada seção, o volume de líquido que atravessa
essa seção na unidade de tempo (AZEVEDO NETTO, 1998). Na prática à vazão é expressa em
metros cúbicos por segundo (m³/s) ou em outras unidades múltiplas ou submúltiplas.
A pressão é uma variável independente, mas que está diretamente condicionada a vazão que por
sua vez é dada em função da pressão, ou seja, a vazão é dada em função da pressão. O dispositivo
mais simples para medir pressões é o tubo piezométrico ou simplesmente piezômetro, consiste na
inserção de um tubo transparente na canalização ou recipiente onde se quer medir a pressão.
O objetivo deste trabalho foi a determinação de diferenciadas vazões a determinadas
pressões, em uma tubulação de PVC com diâmetro interno de 1’’ ou 25 mm, em função das
variações de pressões medidas através de um piezômetro de mercúrio.
MATERIAL E MÉTODOS
O estudo foi desenvolvido no Laboratório de Hidráulica, Irrigação e Drenagem do Instituto
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia – CE - Campus Iguatu. Para realização deste
trabalho foram utilizados dados de diâmetro, comprimento da tubulação, vazão do sistema a
qual variou quatro vezes com as respectivas variações de altura no piezômetro ocorridas em
função das variações de vazão.
A bancada de teste, constou de uma tubulação DN 25. O controle de fluxo de água no
sistema foi obtido mediante um registro instalado na entrada do tubo.
Foram utilizadas duas tomadas de pressões distanciadas do início e do fim da tubulação,
essas distâncias foram superiores a trinta vezes o diâmetro interno dos tubos, como sugerido por
Miller, citado por Caixeta (1981). As tomadas de pressão foram constituídas de agulhas
veterinárias, cortadas num comprimento equivalente à espessura da parede do tubo e colada a
esse, de modo que não permitisse qualquer vazamento.
As medições das vazões foram efetuadas através de um recipiente calibrado contendo
mangueira de nível, o que facilitava as leituras dos volumes. A água utilizada durante o teste
provinha de uma cisterna localizada nas adjacências do Laboratório. Para medição da pressão de
um ponto a outro (tomada de pressão a outra), foi utilizado um piezômetro de mercúrio (Figura 1).
A. J. R. Souza et al.
Figura 1 – Piezômetro de mercúrio
A tubulação de PVC era de 6 metros de comprimento, acoplada a uma mangueira de jardim.
Para determinação da pressão utilizou-se a seguinte equação, baseando-se na Lei de Steven
que afirma que “a diferença de pressões entre dois pontos da massa de um líquido em equilíbrio
é igual à diferença de profundidade multiplicada pelo peso específico do líquido”:
Onde: X: indica a distância entre a parte superior e o início da coluna de mercúrio que se elevou
(m); Y: representava as diferenças nas alturas das colunas de mercúrio (m); Z: distância entre
altura da coluna de mercúrio mais baixa e a parte superior do piezômetro (m).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Através dos resultados obtidos foi possível mostrar por meio de gráficos expostos abaixo, a
vazão em função da pressão, utilizando a figura 1 que se apresenta de forma linear, a figura 2 é
vista com uma equação potencial e a figura 3 de forma exponencial
Figura 2 - Gráfico de vazão x pressão (linear)
A. J. R. Souza et al.
Figura 3 - Gráfico vazão X pressão (Potencial)
Verifica-se nos gráficos acima que para cada vazão existe uma pressão diferente e na medida em
que se aumenta a pressão há também um aumento na vazão. Nota-se ainda que as vazões podem ser
calculadas quando aplicadas nas fórmulas encontradas nos gráficos e que os coeficientes (R²) estão
muito próximos a um, isso demonstra que as variações nas vazões são muito bem explicadas com
variações nas pressões. Sendo que a curva que apresenta maior correlação é a logarítmica.
CONCLUSÃO
Com base nas pressões e vazões obtidas conclui-se que o piezômetro é um instrumento
preciso e fácil de ser utilizado para estimativa de pressões nas mais variadas vazões.
REFERÊNCIAS
AZEVEDO NETTO, J. M de. Manual de Hidráulica. Ed. 8. São Paulo: Edgard Blücher, 1998.
CAIXETA, A. V. Perda de carga em tubos e conexões de PVC utilizados em sistemas portáteis de
irrigação por aspersão. Piracicaba: ESALQ, 1991. 115p. (Dissertação - Mestrado em Agronomia).
LENCASTRE, A. Hidráulica Geral. Lisboa: Hidroprojecto, 1983.
Tabela 1 – Valore de X,Y e Z para determinação das pressões, seguido das respectivas vazões.
X (cm) Y (cm) Z (cm) V (m³) T (s) Q (m³/s)
PA (Kgf/m²)
0,44
0,01
1,53
0,011
120
0,000092 1226
0,46
0,055
1,62
0,01
90
0,000111 1908
0,495
0,13
1,65
0,0075 60
0,000125 2923
0,515
0,18
1,615
0,008
0,000133 3548
60
Figura 4 - Gráfico de vazão X pressão (logarítmico)e de vazão x pressão (exponencial)