ÁREA: Química Tecnológica
TÍTULO: DETERMINAÇÃO DE VAZÃO PELO MÉTODO COLORIMÉTRICO EM ENSAIOS DE BANCADA COM O ESCOAMENTO DO TIPO LAMINAR E TURBULENTO
AUTORES: SILVA, G.O. (UEG) ; CHAGAS, C. L. S. (UEG) ; QUEIROZ, L.S. (UEG) ; ZACARIAS, F. M. (UEG) ; ARAGÃO, A. Q. (UEG) ; LOBO, B.J.M. (UEG) ; COSTA, O. S. (UEG)
RESUMO: Diferentes técnicas para medição de vazão são usadas em situações e ambientes diversos. Contudo a técnica empregada neste estudo é uma alternativa pouco usada e requer maiores investigações. Um canal de vidro foi usado na simulação do escoamento laminar e turbulento, onde foi injetado um “traçador líquido colorido” que possibilitou descrever a trajetória da pluma de traçador ao longo do canal. Um espectrofotômetro foi utilizado na análise das amostras de água coletadas no canal após a injeção do “traçador”. O binômio concentração do corante e tempo de viagem da pluma permitiu a estimar a vazão nos regimes laminar e turbulento, que foram comparados com técnica padrão volumétrica.
PALAVRAS CHAVES: vazão, colorimetria, escoamento.
INTRODUÇÃO: O uso de traçadores em hidrologia é muito antigo. O comportamento do traçador introduzido em um curso d’água aliado aos parâmetros hidrológicos permite a estimativa da vazão do escoamento (RAMOS, 2006). O regime de escoamento é determinado pelo número de Reynolds (Re = vm.Am/V), sendo Re para canais < 500 considerado-se o regime laminar e Re > 1.000, turbulento. O objetivo deste trabalho consistiu na determinação de vazão em escoamento laminar e turbulento, produzidos em um canal de vidro por meio de ensaios de bancada.
MATERIAL E MÉTODOS: Canal de vidro, água da rede de abastecimento, proveta, cronômetro, termômetro, paquímetro, solução de anilina, béqueres e espectrofotômetro foram os principais materiais empregados nos ensaios de bancada, que consistiram na simulação de dois tipos de escoamento, um laminar e outro turbulento. Primeiro mediu-se a vazão volumétrica (Q = V/t, sendo Q = vazão, V = volume e t = tempo), em seguida determinou-se a área molhada (Am) e a velocidade média do escoamento (vm). A partir da temperatura da água obteve-se a sua viscosidade cinemática (V). Por meio de Re, o regime de escoamento foi estabelecido em laminar ou turbulento. Uma solução de traçador colorida foi preparada por dissolução de anilina em água, no qual foi injetado no escoamento do canal. Imediatamente após injeção, coletou-se 20 amostras de água em certo intervalo de tempo. As amostras foram analisadas em espectrofotômetro UV-vísivel, devidamente calibrado. Os valores de concentração foram dispostos em gráfico como função do tempo, para estimativa da vazão pelo método colorimétrico.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As Figuras 1 e 2 ilustram a concentração em função do tempo de viagem da pluma de corante para os escoamentos laminar (tLam.) e turbulento (tTurb.), respectivamente. O tempo de viagem da mancha de corante para ambos os regimes de escoamento foram tLam. = 15 s e tTurb. = 9 s, sendo as vazões dos escoamentos laminar e turbulento, iguais a 13,5 e 37,0 cm3/s, respectivamente. As vazões estimadas para os regimes laminar e turbulento via método volumétrico foram, respectivamente, 30,2 e 46,7 cm3/s. Com erros relativos entre as duas técnicas de medidas de 55,3 % para o regime laminar e 20,8 % para o regime turbulento.
CONCLUSÕES: Observa-se que a técnica colorimétrica de medida de vazão é promissora e relativamente simples e barata. Contudo, requer conhecimento de química no campo da espectroscopia. Sua aplicação apresenta melhor resposta, com menor erro relativo, em escoamentos de regime turbulento. Condição esta, já dita pela literatura, uma vez que as partículas do corante líquido traçador assumem as características de escoamento hidráulico no regime turbulento, pois o canal assemelha-se com um reator de mistura completa. Sugere-se estudos mais aprofundados sobre a técnica colorimétrica a fim de minimizar os erros
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: RAMOS, V. S. Uso das técnicas de radiotraçadores e de contagem total em medidas de vazão de sistemas abertos. Rio de Janeiro, 2006. 79p. Dissertação (Mestrado em Ciências de Engenharia Nuclear) – Engenharia Nuclear, Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE.
