Calculadora de vazão em Venturi

Como um Venturi mede a vazão?

Um medidor Venturi é um dispositivo que estreita suavemente a seção do tubo e depois a alarga novamente. Na seção estreita (garganta), o escoamento acelera e, pela equação de Bernoulli, a pressão cai. A diferença de pressão entre entrada e garganta é medida e fornece a vazão: Q = Cd × A2 × √(2 × Δp / (ρ × (1 − β⁴))), em que A2 é a área da garganta, β a razão entre o diâmetro da garganta e o do tubo e Cd o coeficiente de descarga.

De onde vem a fórmula

A continuidade relaciona as velocidades nas duas seções: v1 × A1 = v2 × A2. A equação de Bernoulli relaciona a diferença de pressão aos quadrados das velocidades: p1 − p2 = ρ × (v2² − v1²) / 2. A combinação das duas fornece a relação acima. A pequena perda por atrito no escoamento real é considerada em Cd.

Exemplo

Um tubo de 100 mm tem garganta de 50 mm e a diferença de pressão lida para água é 20 kPa. Então β = 0,5 e 1 − β⁴ = 0,9375. A velocidade teórica na garganta é √(40.000 / 937,5) = 6,53 m/s. Com Cd = 0,98, a vazão é 0,98 × 0,001963 × 6,53 = 0,01257 m³/s, ou 12,6 litros por segundo.

Limites

O cálculo é para escoamento incompressível em tubo cheio. O coeficiente de descarga é específico do medidor e o valor 0,98 oferecido é aproximado. Medição de gases exige fator de expansibilidade e transferência de custódia exige ISO 5167. O resultado é inválido se houver cavitação na garganta.

A diferença de pressão não é a perda permanente

A diferença entre entrada e garganta está ligada ao aumento de velocidade na contração. Não é a perda permanente de pressão que resta na saída do medidor. Não some diretamente essa diferença como perda total do medidor no cálculo da altura de bombeamento. A diferença também não determina sozinha a pressão absoluta na garganta. A avaliação de cavitação exige informações adicionais de pressão.

Para uma conferência manual, escolha coeficiente ideal 1, diâmetro de entrada 80 mm, garganta 40 mm, densidade de exemplo 1000 kg/m³ e diferença 7,5 kPa. A razão entre diâmetros é 0,5 e o termo de correção é 0,9375. O radicando é 2 × 7500/(1000 × 0,9375) = 16, dando velocidade na garganta de 4 m/s. Multiplicando pela área da garganta, a vazão é 1,6π L/s, aproximadamente 5,02655 L/s. A área de entrada é quatro vezes maior, portanto a velocidade é 1 m/s.

Este exemplo confere o modelo ideal e não recomenda um coeficiente real. Com geometria e coeficiente fixos, a vazão varia com a raiz quadrada da diferença de pressão. Aumentar essa diferença não significa aumentar a vazão na mesma proporção. No cálculo inverso, a mudança de vazão entra ao quadrado.