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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.11.2004.tde-24092004-113207
Documento
Autor
Nome completo
Ruben Alcides Franco Ibars
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2004
Orientador
Banca examinadora
Botrel, Tarlei Arriel (Presidente)
Cruz, Raimundo Leite
Rezende, Fatima Conceicao
Título em português
Desenvolvimento e avaliação de tubos Venturi para medição de vazão.
Palavras-chave em português
equipamento agrícola
hidrometria
irrigação
vazão
Resumo em português
Visando obter um instrumento de medição de vazão por meio de dispositivos eletrônicos, de fácil construção e baixo custo de materiais, este trabalho se propôs desenvolver e avaliar dois medidores Venturi. Tais medidores foram construídos, calibrados e avaliados no Laboratório de Hidráulica, pertencente ao Departamento de Engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, da Universidade de São Paulo, localizado no campus de Piracicaba. A parte cilíndrica dos medidores foi construída com tubulação soldável de PVC, com um diâmetro principal (D) nominal de 50 mm para o Venturi 1 (DN 50) e de 75 mm para o Venturi 2 (DN 75); o diâmetro nominal das gargantas (d) foi de 32 e 40 mm para os Venturis 1 e 2, respectivamente. Os cones convergentes e divergentes foram construidos em resina plástica reforçada com fibra de vidro. Os ângulos utilizados foram de 21o e 10o, para as seções convergente e divergente respectivamente, em ambos os modelos. O sistema de mensuração foi constituído por um sensor diferencial de pressão, um conversor AD (analógico-digital), um microcontrolador, um display digital, uma fonte de alimentação e um regulador de tensão. Para a calibração foram utilizados dados de vazão, obtida pelo método volumétrico, e sinal digital em 200 pontos para cada Venturi. A avaliação foi realizada comparando os dados de vazão obtidos pelos medidores construidos, em relação aos valores proporcionados por um sistema de medição de vazão (considerado como padrão), composto por um sensor do tipo rotor e uma unidade controladora. Este sensor é aplicável em tubulações de 15 a 900 mm, com uma faixa de trabalho para velocidades de 0,10 até 6,00 m s-1. Para a calibração e avaliação dos Venturis desenvolveram-se programas na linguagem “Tbasic”. O custo total dos materiais utilizados na construção dos medidores de vazão foi de R$ 220,32 para o Venturi 1 (DN 50) e R$ 242,36 para o Venturi 2 (DN 75). Os resultados obtidos mostraram que a construção artesanal de tubos Venturi para medição de vazão é viável técnica e economicamente. Após calibração os medidores apresentaram uma boa precisão e exatidão (r2 = 0,9979 e r2 = 0,9982 para os Venturis 1 e 2, respectivamente) nas medidas quando comparadas com o medidor padrão utilizado. A faixa de trabalho dos medidores de vazão, testados em velocidades até 5,95 m s-1 para o Venturi 1 e até 3,85 m s-1 para o Venturi 2, está de acordo com as velocidades usuais recomendadas para as tubulações de recalque de irrigação. Para ambos Venturis testados, os desvios médios nas leituras foram maiores (>±2 %) para velocidades inferiores a 1,5 m s-1.
Título em inglês
Development and evaluation of venturimeters for flow measurement.
Palavras-chave em inglês
agriculture equipment
flow
hydrometric
irrigation
Resumo em inglês
The purpose of this study was to develop and evaluate two Venturimeters in order to obtain a low cost easily construction flow measurement instrument through electronic devices. The devices were constructed, calibrated and evaluated in the Hydraulics Laboratory of the rural Engineering Department/ESALQ. PVC and fiberglass were used to build the Venturimeters, fiberglass was used to construct the convergent and divergent sections. Venturi 1 (DN 50) had a nominal diameter of 50 mm in the main section and 32 mm in the reduced section. Venturi 2 (DN 75) was constructed with nominal diameter of 75 mm for the main section and 40 mm for the reduced section. The angles for the convergent and divergent sections were of 21o and 10o, respectively, for both Venturimeters. The measurement system was constituted for a pressure sensor, an analogical/digital converter, a microcontroller, a digital display, a power supply and a voltage regulator. For calibration flow data at 200 points, obtained by volumetric methods, and digital signal were used. The evaluation was carried out using a flow metering system, constituted for a flow sensor, type rotor, and a control unit. The sensor is used in pipes with sizes from 15 to 90 mm, for water speed between 0,10 and 6,00 m s-1. Programs in the “Tbasic” language were developed to calibrate and to evaluate the devices. The cost of the materials used in the construction was of in order of R$ 220,32 for Venturi 1 (DN 50) and R$ 242,36 for Venturi 2 (DN 75). The results showed that the handly construction of Venturimeters is feasibled technical and economically. After calibration the devices presented good accuracy (r2 = 0,9979 and r2 = 0,9982 for Venturis 1 and 2, respectively). The work range of the Venturimeters (maximum water speed of 5,95 and 3,85 for Venturi 1 and 2, respectively) is according with the usually recommended speed range for water in irrigation pipes. For speeds lower than 1,5 m s-1 the error (>±2 %) increase for both tested Venturimeters.
 
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ruben.pdf (1.03 Mbytes)
Data de Publicação
2004-09-28
 
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