Este documento fornece instruções para realizar experimentos usando um circuito de fluidos chamado "Technovate Model 9009". Inclui detalhes sobre os componentes do circuito, como bombas, válvulas e condutas, e fornece 9 experimentos opcionais para caracterizar o escoamento e medir perdas de carga em diferentes elementos do circuito.

1. Departamento de Engenharia Mecânica
Mecânica de Fluidos II
Guia de trabalho laboratorial
Ensaio com o circuito “Technovate Model 9009”
Frederico Morgado
Versão 3, março de 2013 1 de 8

2. Introdução
Este guia deve ser estudado pelos alunos com vista à preparação do ensaio laboratorial com o
circuito “Technovate model 9009”. Por esse motivo, deve ser considerado uma ferramenta de
trabalho, quer antes do ensaio, quer durante a sua realização.
O laboratório de Engª Mecânica dispõe de duas bancadas similares, pelo que permite que dois
grupos trabalhem em simultâneo.
Familiarização com o equipamento
O circuito permite fazer experiências com escoamento incompressível e viscoso em condutas.
Familiarize-se com o esquema do circuito representado na FIG. 1.
FIG. 1: Technovate Modelo 9009 – Esquema do circuito
Observe os seguintes aspectos mais relevantes (numeração relativa à FIG.1):
Mecânica dos Fluidos II - Circuito “Technovate Model 9009”
Versão 3, março de 2013 2 de 8

3. • O circuito compreende uma bomba centrífuga (5) alimentada a partir de um tanque (6) cujo
nível é visível a partir do exterior.
• O tanque é alimentado pelo exterior antes de cada experiência. Durante a experiência essa
alimentação está cortada e a quantidade de água total no sistema é constante (com excepção
de algumas fugas).
• A bomba alimenta uma geometria de condutas (1, 2, 3, 4), válvulas , cotovelos, tês, um venturi
(8) e um orifício calibrado (7).
• A circuito do fluido depende da posição das válvulas (ver esquema simplificado na FIG. 2)
FIG.2: Technovate Modelo 9009 - Esquema simplificado do circuito
• A válvula (52) deve ser usada como válvula de controlo de caudal. No arranque, deve ser
aberta depois de ligar a bomba. Deve também ser fechada antes de desligar a bomba (para
evitar que entre ar para o sistema). Relembre que as bombas centrífugas funcionam sem
problemas com caudal nulo, pelo menos durante um período de tempo limitado em que a
válvula (52) está fechada e a bomba está a trabalhar. A válvula de corte (neste caso a (52))
deve estar sempre depois da bomba, nunca antes, para evitar problemas de cavitação.
• A câmara (47) destina-se a permitir a visualização do tipo de escoamento (laminar ou
turbulento).
• As válvulas (48) e (50) destinam-se a permitir um by-pass ao conjunto de condutas (1, 2, 3,
4). Quando uma delas ou ambas estão abertas, parte do escoamento não passa por
aquelas condutas. Durante as medições vamos mantê-las fechadas.
• A válvula (45) permite o funcionamento em sistema aberto. Consiste numa descarga para a
atmosfera, mas poderia estar ligada a outro tanque, por exemplo numa cota superior. Com
a válvula aberta podemos medir caudais através da medição do tempo de enchimento de
Mecânica dos Fluidos II - Circuito “Technovate Model 9009”
Versão 3, março de 2013 3 de 8

4. um recipiente conhecido (por exemplo, um balde com volume conhecido). No nosso ensaio
vamos trabalhar em circuito fechado e mantê-la fechada, sendo o caudal medido pelo
venturi.
• O circuito tem inúmeras tomadas de pressão que funcionam aos pares, e que se destinam a
medir perdas de carga em linha (no caso de condutas), ou perdas localizadas (no caso de
cotovelos, tês, ou orifício calibrado). As linhas de tomada de pressão devem estar isentas
de ar, para não induzir erros nas leituras.
• A medição de caudal vai ser feita a partir da diferença de pressões no venturi. Para isso
vamos considerar que foi já determinado o coeficiente de descarga (Cv) do venturi, que
mede a redução de caudal. Tome-se Cv = 0.96.
A partir da equação de Bernoulli entre os pontos 38 e 39, o caudal ideal é dado por:
Qideal = A39 ×
2 × p38 − p39( )
ρ × 1−
A39
A38
⎛
⎝⎜
⎞
⎠⎟
2
⎡
⎣
⎢
⎢
⎤
⎦
⎥
⎥
Donde o caudal real vem:
Q = Cv ×Qideal = Cv × A39 ×
2 × p38 − p39( )
ρ × 1−
A39
A38
⎛
⎝⎜
⎞
⎠⎟
2
⎡
⎣
⎢
⎢
⎤
⎦
⎥
⎥
Usando as alturas medidas nas tomadas de pressão, vem:
Q = Cv × A39 ×
2g × h38 − h39( )
1−
A39
A38
⎛
⎝⎜
⎞
⎠⎟
2
Materiais e dimensões
• As condutas e acessórios são feitos em cobre e latão, respectivamente.
• As condutas (1), (2), (3) e (4) têm as dimensões:
Conduta (1) (2) (3) (4)
Diâmetro nominal (inch) 3/8 1/2 3/4 1
Diâmetro exterior (inch) 0.500 0.625 0.875 1.125
Diâmetro interior (inch) 0.430 0.545 0.785 1.025
• Diâmetro do orifício calibrado (7): 0.625”
• Venturi (8): diâmetros de entrada e garganta: 1.025” e 0.625” respetivamente.
• Características da bomba (5): (Nota: estas características aplicam-se à bomba de uma das
bancadas, uma vez que em 2012 a bomba foi substituída na outra bancada. Por este motivo, os
valores apresentados devem ser tomados apenas como indicativos. Se necessário, a curva
característica da bomba dever ser determinada experimentalmente)
o Motor eléctrico:
Mecânica dos Fluidos II - Circuito “Technovate Model 9009”
Versão 3, março de 2013 4 de 8

5.  Potência = ¼ hp
 Velocidade de rotação = 1725 rpm
o Bomba centrífuga (ou radial):
 H = 2, 4, 6, 8, 10, 12 ft
 Q = 1320, 1140, 900, 600, 300, 0 GPH (galões / minuto), respetivamente
Experiências
Quando trabalhar com mais do que um caudal, estabeleça primeiro qual o caudal máximo na
configuração que escolheu (por exemplo, todo o caudal a circular pela conduta (1)). De seguida,
repita para, pelo menos, mais 3 caudais (por exemplo: 80% QMAX; 60% QMAX; 40% QMAX). Atenda a
que:
Q = Cte
× h38 − h39( )
Depois de estabelecer QMAX correspondente a ΔhMAX, os restantes Δh são facilmente determinados.
Por exemplo, para obter 80% QMAX, deve-se observar:
Δh80% = 0.802
ΔhMAX
Note que quando os valores de Δh começarem a ser pequenos (inferiores a 5 cm), o erro nas
leituras aumenta, o que pode conduzir a resultados pouco significativos.
Realize as experiências estipuladas para o seu grupo de trabalho, escolhidas entre as seguintes:
1) Observação do tipo de regime do escoamento
Coloque o circuito aberto exclusivamente no troço da válvula (50). Observe qualitativamente
a transição de escoamento laminar para turbulento. Estime o valor do número de Reynolds
de transição. Comente face ao valor normalmente assumido de Retransição ≈ 2300.
2) Determinação das características do orifício calibrado (7)
a. Configure os circuitos para assegurar um caudal máximo no orifício (7).
b. Para vários caudais, meça e registe o valor da queda de pressão (h40-h41);
c. Desenhe a curva ∆p=f(Q) ou h=f(Q), com h=∆p/ρg;
d. Calcule o coeficiente de perdas localizado do orifício Korif para cada caudal, e
desenhe o gráfico em função do caudal.
3) Determinação dos coeficientes de perdas de carga localizada das válvulas (16) (tipo
‘gaveta’)
a. Configure os circuitos para assegurar um caudal máximo na válvula (16).
b. Utilize vários caudais para a posição da válvula a 1/4 aberta, 1/2 aberta, 3/4 aberta e
completamente aberta. Meça e registe o valor da queda de pressão (h33-h34);
c. Determine o coeficiente de perdas de carga da válvula Kválv para cada caudal, e
desenhe o gráfico em função do caudal para as 4 posições da válvula
d. Comente face aos valores que esperaria obter (tabelados para válvulas).
4) Determinação dos coeficientes de perdas de carga localizada dos cotovelos (21)
a. Configure os circuitos para assegurar um caudal máximo no cotovelo (21).
Mecânica dos Fluidos II - Circuito “Technovate Model 9009”
Versão 3, março de 2013 5 de 8

6. b. Para vários caudais, meça e registe o valor da queda de pressão (h36-h37);
c. Calcule o coeficiente de perdas de carga localizada do cotovelo Kcot para cada
caudal, e desenhe o gráfico em função do caudal.
d. Comente face aos valores que esperaria obter (tabelados para cotovelos).
5) Determinação dos coeficientes de perdas de carga localizadas dos tês (20)
a. Configure os circuitos para assegurar um caudal máximo no tê (20):
i. primeiro na passagem em cotovelo (de 34 para 36);
ii. depois em linha (de 35 para 36).
b. Para vários caudais, meça e registe o valor da queda de pressão (h34-h36);
c. Para vários caudais, meça e registe o valor da queda de pressão (h35-h36);
d. Calcule o coeficiente de perdas de carga localizada do tê em cotovelo KT1 para cada
caudal, e desenhe o gráfico em função do caudal.
e. Calcule o coeficiente de perdas de carga localizada do tê em linha KT2 para cada
caudal, e desenhe o gráfico em função do caudal.
f. Comente face aos valores que esperaria obter (tabelados para tês).
6) Determinação dos coeficientes de perdas de carga em linha (condutas 1, 2, 3 e 4)
a. Escolha duas das 4 condutas para realizar o seu ensaio.
b. Configure os circuitos para assegurar um caudal máximo na primeira conduta que
escolheu (restantes com caudal nulo).
c. Para vários caudais, meça e registe o valor da queda de pressão na conduta
escolhida (por exemplo para a (1) seria (h22-h30)). Para caudal máximo, meça e
registe também o valor da queda de pressão intermédia (por exemplo para a
conduta (1) seria (h22-h26));
d. Meça e registe o comprimento de condutas entre as tomadas de pressão. Por
exemplo, para a conduta (1), meça as distâncias 22-26 e 22-30.
e. Repita as três alíneas anteriores para a segunda conduta escolhida.
f. Calcule o coeficiente de perdas de carga em linha (f) de cada conduta, para cada
caudal e desenhe os gráficos de (f) em função do nº de Reynolds. Por exemplo, para
a conduta (1):
g. Com o valor de (f) obtido na alínea anterior, calcule a queda de pressão intermédia
(por exemplo para a conduta (1) seria (h22-h26)) para caudal máximo. Compare com
o valor medido e comente face à linearidade esperada das perdas em função do
comprimento.
h. Marque os pontos obtidos no diagrama de Moody.
i. Compare os resultados com o valor esperado pelo diagrama de Moody ou fórmula
de Haaland.
7) Escoamentos em paralelo
Meça os caudais máximos com as seguintes configurações:
a. Condutas 1, 2, 3 e 4 individualmente;
Mecânica dos Fluidos II - Circuito “Technovate Model 9009”
Versão 3, março de 2013 6 de 8

7. b. Escoamento apenas pela conduta da válvula (50);
c. Escoamentos em paralelo:
i. Condutas 1 e 2;
ii. Condutas 1, 2 e 3;
iii. Condutas 1, 2, 3 e 4.
iv. Condutas 1, 2, 3, 4 e conduta da válvula (50),
Comente os resultados, face ao esperado.
8) Escoamentos em série
Meça os caudais máximos com as seguintes configurações:
a. Condutas 1, 2, 3 e 4 individualmente;
b. Escoamentos em série:
i. Condutas 1, 2 e 3;
ii. Condutas 1, 2 e 4;
iii. Condutas 2, 3 e 4;
Comente os resultados, face ao esperado.
9) Curvas características
Só para bancada com bomba nova (Lowara, 2012): Usando o circuito só com escoamento
pela conduta 4, verifique se o caudal fornecido pela bomba é excessivo em termos de
medição de ∆h no venturi. Caso seja excessivo, abra a válvula 48 para que haja by-pass e
verifique de novo ∆h no venturi. mantenha o by-pass fixo (caso tenha sido necessário) para
o resto dos ensaios. Meça a pressão à saída da bomba para vários caudais.
Execute o seguinte, ajustando os caudais numa válvula o mais perto possível da saída da
bomba:
a. Ponha o circuito a funcionar apenas com a conduta 4, em caudal máximo;
b. Meça as perdas de carga no orifício calibrado para caudais de 100% e
aproximadamente 80% e 50% (ou outros similares);
c. Repita a alínea anterior para a válvula 16;
d. Faça medições de caudal a 100% para as seguintes associações de condutas:
i. ou em série: 123, 124, 134 e 234 (pelo menos 3 das configurações)
ii. ou em paralelo: 14, 24, 34, 1234.
Para este ensaio especificamente, o relatório deve incluir:
• Orifício calibrado:
o Pesquisa bibliográfica sobre a utilidade de um orifício calibrado e valores
tabelados (ou em gráfico) do seu coeficiente de descarga (CD);
o Comparação do CD medido experimentalmente com o encontrado na bibliografia;
o Comparação gráfica da medição de caudais nesta instalação através do venturi
versus orifício calibrado (gráfico de Q=f(∆h)).
Mecânica dos Fluidos II - Circuito “Technovate Model 9009”
Versão 3, março de 2013 7 de 8

8. • Válvulas:
o Comparação do Kválv medido experimentalmente com o encontrado na
bibliografia para este tipo de válvulas (‘gate valve’ ou válvulas de gaveta)
• Associação de condutas em série e/ou paralelo:
o Cálculo e gráfico das curvas características da instalação e dos respetivos
pontos de funcionamento através das perdas de carga em linha e localizadas
(válvulas, cotovelos, tês, venturi, orifício calibrado) para:
 Instalação inicial (só conduta 4), para os vários caudais medidos;
 Instalação com circuitos em série e/ou paralelo;
o Obtenção gráfica da curva característica da bomba a partir dos vários pontos de
funcionamento da instalação (obtidos na alínea anterior). Comparação com a
curva fornecida pelo fabricante da bomba (nota: esta comparação não é
aplicável à bancada com bomba Lowara, instalada em 2012, uma vez que esta
funciona em situação de by-pass).
Relatório
O relatório deve ser realizado em processador de texto (Word ou similar). Os gráficos podem ser
realizados à mão (em papel quadriculado ou milimétrico), ou recorrendo a folha de cálculo (Excel
ou similar). Caso conveniente, o aluno pode inserir figuras manualmente no meio do texto (por
exemplo para ilustrar circuitos) ou escrever equações, mas com os devidos cuidados de boa
apresentação global.
A estrutura do relatório deve ser a seguinte:
• Objetivos
• Descrição do circuito laboratorial
• Ensaio
o Descrição e objetivo
o Esquema do circuito
o Medições efetuadas
o Cálculos teóricos versus medições experimentais
o Cálculos e resultados
o Gráficos
• …
• Conclusão
• Bibliografia
Bibliografia
 Technovate (1976), “Fluid Circuit Systems Experiments – Includes Model 9009 Operating
Instructions)”
 White, F. (1979, 4th edition), “Fluid Mechanics”, McGraw-Hill.
Mecânica dos Fluidos II - Circuito “Technovate Model 9009”
Versão 3, março de 2013 8 de 8