63ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 14. Engenharia

USO DE CORANTE VERMELHO AMARANTO INS 123 PARA DETERMINAÇÃO DA VAZÃO EM CANAL DE BANCADA

Pedro Henrique Maciel Leandro 1 João Paulo Garcia Mendonça 1 Karla Rodrigues Mota 1 Bernardo José Munhoz Lobo 1 Orlene Silva da Costa 2

1. Universidade Estadual de Goiás – UnUCET/UEG 2. Profa. Dra./Orientadora - Universidade Estadual de Goiás – UnUCET/UEG

INTRODUÇÃO:

Diferentes técnicas de determinação de vazão podem ser utilizadas, como exemplo: volumétrica, colorimétrica, estruturas hidráulicas (calhas e vertedores), velocimétrica, acústica e eletromagnética. Entretanto, todos esses métodos são limitados, com aplicações específicas. O método clássico para determinação de vazão em canais é a técnica de medição com molinete (aparelho que possui uma hélice interna com “conta-giros”, medindo a velocidade do fluxo d’água que passa internamente), porém esta técnica se restringe a medição de: 1) Velocidades na faixa de 2,5 - 5 m.s-1; 2) Haste e lastro; 3) Lugares com baixa turbulência; e 4) Leito regular. Um método bastante promissor é o colorimétrico, pois é aplicável aos escoamentos turbulentos, são de fácil execução e o erro associado à técnica de medição é relativamente baixo. O impasse para esta técnica está relacionado à utilização de espectrofotômetro (Porto, Zahed Filho, Silva, 2001). Este trabalho teve como objetivo a determinação de vazão pelo método colorimétrico utilizando o corante vermelho amaranto INS 123 em canal de vidro em escala de bancada.

METODOLOGIA:

Uma curva de varredura foi construída a partir da solução de corante amaranto INS 123 para determinar a absorbância num comprimento de onda de 520 nm. Em seguida, um canal de vidro (dimensões: 1 m x 5 cm x 8 cm), cuja espessura da parede é 8 mm, foi montado em uma bancada de laboratório onde promoveu-se o escoamento em regime permanente. A partir daí mediu-se os seguintes parâmetros hidráulicos: vazão pelo método volumétrico, altura da lâmina da água, temperatura da água, viscosidade cinemática da água, área da seção transversal ao escoamento, perímetro molhado do canal, raio hidráulico, velocidade de escoamento, número de Reynolds e comprimento de escoamento da pluma de corante. Estabelecidas as condições de escoamento no canal de bancada, uma solução de 248 mg.L-1 foi injetada no escoamento e simultaneamente 20 amostras de água foram coletadas em béqueres de 50 mL. Em seguida as amostras foram lidas em espectrofotômetro UV-visível. Uma curva de absorbância versus tempo foi construída para determinar a velocidade de viagem da pluma de corante. O espaço por tempo percorrido pelo centro de massa do corante determinou a velocidade do escoamento. Por fim, estimou-se a vazão via colorimetria.

RESULTADOS:

A curva de varredura revelou o melhor comprimento de onda de absorbância para a solução do corante vermelho amaranto INS 123 igual a 520 nm. A vazão volumétrica, vazão de referência, foi determinada em 69,91 cm3.s-1, para um regime turbulento de 1220,61. A mancha de corante injetada no canal viajou 0,90 m em 12,12 s, obtendo-se uma velocidade média de escoamento de 7,42 cm.s-1. Por fim, a vazão colorimétrica foi estimada em 67,50 cm3.s-1. O erro relativo entre a vazão de referência e a vazão estimada pelo método proposto foi 3,44 %. Observa-se que o erro existente na medição por colorimetria é relativamente baixo, dado que o valor obtido estava próximo ao valor da vazão volumétrica.

CONCLUSÃO:

O método colorimétrico, apesar de mais dispendiosa e requerendo mão de obra qualificada, é uma alternativa viável de determinação de vazão em canais, com menos limitados do que as técnicas convencionais de medição de vazão. Tendo em vista que, o erro relativo (3,44 %) entre a vazão volumétrica de referência (69,91 cm3.s-1) e a vazão colorimétrica (67,50 cm3.s-1) foi baixo. Portanto, o método colorimétrico é uma alternativa promitente para a determinação da vazão em canais de difícil acesso, com muita turbulência e leito irregular como, por exemplo, rios de montanhas e cachoeiras. O emprego do corante vermelho amaranto INS 123 mostrou-se favorável, pois este não contamina a fauna e flora e não reage com impurezas que estão na água do local.

Palavras-chave: Vazão, Colorimetria, Reynolds.