Questão 2 - Um laboratório biomédico está avaliando a eficiência de um novo sistema de circulação líquida de fluido refrigerante para resfriar componentes eletrônicos sensíveis. Para monitorar a vazão, foi instalado um medidor Venturi, com as seguintes características:
- Diâmetro da tubulação principal:
- Diâmetro do estreitamento:
As duas seções estão conectadas por um manômetro invertido, contendo álcool etílico (densidade
). O fluido refrigerante tem densidade de
. A leitura do manômetro mostra uma diferença de altura de 18 cm entre as colunas. Calcule a vazão volumétrica do fluido refrigerante no sistema, considerando que o escoamento é ideal (sem perdas por atrito).
Passo 1
O enunciado descreve um escoamento ideal em um tubo Venturi, com diâmetro na seção principal
e diâmetro no estrangulamento
. Entre essas seções está um manômetro em U contendo álcool etílico (densidade
), usado para medir a diferença de pressão
a partir de uma diferença de altura
. O fluido refrigerante tem densidade
. Para achar a vazão volumétrica precisamos usar:
- Continuidade: relação entre velocidades
e . - Bernoulli para obter
em função de e . - Leitura do manômetro para relacionar
e .
Passo 2
Vamos calcular as áreas das duas seções e a razão entre elas. Convertendo diâmetros para metros:
As áreas são
logo a razão entre velocidades pela continuidade
é
Passo 3
A diferença de pressão entre as seções 1 e 2 é medida pelo manômetro. Como o álcool é mais leve que o refrigerante, usa-se a fórmula
Substituindo
,
,
e
,
Passo 4
Aplicando Bernoulli entre as seções (níveis iguais, sem atrito):
Como
,
Logo,
Passo 5
Por fim, a vazão volumétrica é
Resposta
A vazão volumétrica do fluido refrigerante é aproximadamente
.