Como entender a relação entre pressão e vazão em tubulações?

 Como entender a relação entre pressão e vazão em tubulações?Suponha que coloquemos uma bomba d'água em um tanque de peixes para bombear água, e um cano esteja conectado à saída da bomba. Se aumentarmos a potência da bomba, a água que sai do cano será lançada mais longe, e a vazão também aumentará. Assim, é fácil chegarmos à conclusão intuitiva de que existe uma certa correlação entre a vazão e a pressão na tubulação. No entanto, na produção industrial real, se soubermos apenas que o diâmetro de um cano de água é DN50 e sua pressão interna é de 1 MPa, não teremos como calcular a velocidade e a vazão no cano. Por que essa situação contraintuitiva? Podemos começar realizando um experimento mental simples. Para facilitar a compreensão, usaremos um gás compressível como exemplo. Suponha que temos uma seringa selada cheia de ar. Quando não aplicamos nenhuma força ao êmbolo, a pressão do ar na seringa é igual à pressão atmosférica externa. Isso é fácil de entender porque as pressões interna e externa do ar estão equilibradas. De uma perspectiva microscópica, a pressão do ar na seringa é o resultado da força combinada formada pelas moléculas de gás em seu interior, que se movem continuamente devido à temperatura e colidem com a parede interna da seringa. Se pressionarmos o êmbolo com força para comprimir o gás na seringa até um determinado volume, a pressão do gás obviamente aumentará. Mas observe que, após a conclusão do processo de compressão, o gás na seringa permanece estacionário, ou seja, a pressão aumenta, mas a vazão continua sendo zero. Dessa forma, podemos entender intuitivamente por que os dois parâmetros, pressão e vazão, em um sistema de tubulação podem não ter nenhuma relação. Os mais perspicazes certamente perceberão que substituir o ar por outros gases ou líquidos neste exemplo não afetará a conclusão. Então surge a pergunta: por que o fenômeno mencionado no início do artigo nos leva a ter a intuição de que a pressão está relacionada à vazão? O movimento da coluna de água após a pulverização não é essencialmente diferente do movimento parabólico de uma pequena bola nas aulas de física. A coluna de água espirra mais longe não porque a pressão da água seja alta, mas sim porque a velocidade do fluxo de água é alta. Quando você aperta levemente o bocal, ou seja, reduz o diâmetro do tubo, a água também espirra mais longe e causa mais impacto ao atingir uma pessoa, o que é exatamente o efeito do aumento da velocidade do fluxo. No entanto, na produção industrial real, é impossível calcular a velocidade ou a vazão em um tubo apenas conhecendo o diâmetro e a pressão em um trecho de tubo que leva a um local desconhecido. Para estabelecer a relação entre pressão e vazão em um tubo, é necessário exercer uma influência específica sobre o fluido. Por exemplo, abrir um furo na direção oposta ao fluxo de entrada,e medir a pressão dinâmica e a pressão estática do fluido simultaneamente para formar um medidor de vazão (como o Pitotbar, o Annubar, etc.). O princípio fundamental dos medidores de vazão de pressão diferencial, como o Pitotbar e o Annubar, é utilizar a lei de Bernoulli para fluidos: *Pressão Total = Pressão Estática + Pressão Dinâmica*. A pressão estática é a pressão quando o fluido está parado (também a pressão na tubulação medida por um manômetro convencional), representando a energia potencial do fluido; a pressão dinâmica é a pressão gerada pelo fluxo do fluido, que é proporcional ao quadrado da velocidade do fluxo, representando a energia cinética do fluido. Quando o orifício a montante da sonda do Pitotbar está voltado para a direção do fluido, ele pode medir a pressão total, incluindo a pressão estática e a pressão dinâmica, enquanto o orifício lateral pode medir apenas a pressão estática. A diferença entre as duas é a pressão dinâmica. A velocidade e a vazão podem ser convertidas com precisão através do valor da pressão dinâmica, combinado com parâmetros como a densidade do fluido e a área da seção transversal da tubulação. Isso também explica por que a pressão estática da tubulação sozinha não consegue calcular a vazão - o parâmetro chave da propriedade de fluxo, a pressão dinâmica, está faltando. Medidor de vazão de vapor Vortex Também é um dispositivo de monitoramento de fluxo comumente usado na indústria. Diferentemente da lógica de monitoramento dos medidores de vazão de pressão diferencial, o   Medidor de vazão de ar comprimido Utiliza o princípio da vibração do fluido para realizar a medição de vazão e possui grande adaptabilidade em muitos tipos de tubulações de fluidos de média e baixa pressão. Voltando ao cenário industrial, podemos compreender melhor a relação entre pressão e vazão através das características de resistência da tubulação. Qualquer tubulação apresenta resistência longitudinal (como o atrito da parede do tubo) e resistência localizada (como em curvas e válvulas), sendo a resistência proporcional ao quadrado da vazão. Quando a potência da bomba d'água aumenta, sua altura manométrica total (que pode ser entendida como pressão total) também aumenta. Parte dessa pressão é utilizada para vencer a resistência da tubulação, e a outra parte é convertida em energia cinética do fluido (aumentando a velocidade e a vazão). Por exemplo, para um tubo de água de mesmo diâmetro nominal (DN50), se a válvula estiver totalmente aberta, a resistência da tubulação é pequena e a vazão é maior sob a mesma pressão da bomba; se a válvula estiver fechada, a resistência da tubulação aumenta drasticamente. Nesse caso, a pressão fornecida pela bomba d'água é utilizada principalmente para vencer a resistência, e a velocidade e a vazão do fluido diminuem. É por isso que a mesma bomba de água e a mesma tubulação podem produzir a diferença de alta pressão e baixa vazão ou baixa pressão e alta vazão apenas ajustando a abertura da válvula. Nesse processo, se o Medidor de vazão de vórtice de vapor É utilizado para coleta de dados, permitindo visualizar claramente os dados em tempo real das mudanças na vazão em função da pressão e da resistência. Os produtos de medição e controle de Acrescimento Os instrumentos são baseados nesses princípios da mecânica dos fluidos, fornecendo soluções precisas para o monitoramento de pressão e vazão em tubulações industriais. Seu transmissor de pressão inteligente pode capturar as variações de pressão estática da tubulação em tempo real. Quando combinado com um Medidor de vazão de gás Vortex ou um medidor de vazão por pressão diferencial (como a solução de suporte Pitotbar), ele pode realizar o monitoramento conjunto de pressão e vazão; Entre eles, o de grau industrialMedidor de vazão VortexPode se adaptar a múltiplos tipos de fluidos e monitorar de forma estável água, ar e alguns fluidos viscosos comuns; Para alguns cenários industriais com requisitos à prova de explosão, Acrescimentoà prova de explosão  Medidor de Fluxo de Vapor Também pode garantir a segurança do processo de monitoramento; existe ainda um medidor de vazão Vortex de pequeno calibre, especialmente projetado para tubulações de baixa vazão, que pode abranger mais cenários de monitoramento industrial. Em suma, a pressão e a vazão na tubulação não possuem uma relação linear direta. O estabelecimento dessa relação depende de três elementos principais: o estado do fluxo do fluido (pressão dinâmica), as características de resistência da tubulação e as propriedades físicas do fluido. Equipamentos profissionais de medição e controle, como o medidor de vazão Vortex, são a ponte fundamental para converter essas relações complexas em dados precisos, estabelecendo uma base sólida para a operação segura e eficiente da produção industrial.