Encontre a vazão através de um orifício a partir do coeficiente de descarga, área e diferença de pressão, resolva uma variável ausente ou calcule retroativamente o coeficiente de descarga a partir de uma vazão medida - Q = Cd·A·√(2ΔP/ρ).
Propriedades de orifício e fluido
Orifício com arestas vivas ≈ 0,60-0,65. Adimensional.
Água ≈ 1.000 kg/m³ à temperatura ambiente.
Taxa de fluxo
—
Insira Cd, área, diferença de pressão e densidade para calcular.
Taxa de fluxo (L/min)—
FórmulaCd·A·√(2ΔP/ρ)
Resolva para uma variável ausente
Use notação científica para fluxos muito pequenos, por ex. 6.2e-3.
valor resolvido
—
Escolha uma variável, defina a vazão alvo e insira os outros valores.
Calcular retroativamente o Cd a partir de um fluxo medido
Use esta guia para calibrar um medidor de orifício: meça a vazão real através de um orifício conhecido com uma diferença de pressão conhecida e retorne seu Cd do mundo real em vez de assumir um valor de livro didático.
Coeficiente de descarga
—
Insira a vazão medida, área, diferença de pressão e densidade.
Cd típico por geometria de orifício
Geometria
CD típico
Orifício com arestas vivas (placa fina)
0.60 – 0.65
Orifício de borda quadrada, torneiras de canto
0.60 – 0.80
Bocal arredondado / de fluxo
0.90 – 0.98
Venturi
0.95 – 0.98
Orifício ideal (sem atrito)
1.00
Cd <1 é responsável pela vena contracta (o estreitamento do fluxo logo após o orifício) e pelas perdas por atrito do fluido real que a equação ideal de Bernoulli ignora.
5 min de leitura3 etapas7 termos3 exemplos6 perguntasQ = Cd · A · √(2ΔP / ρ)
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Etapas
Como usar esta calculadora
3 etapas▸
1
Insira o orifício e as propriedades do fluido
Na guia Taxa de vazão, insira o coeficiente de descarga Cd (adimensional, ~0,62 para um orifício com arestas vivas), a área do orifício A (m²), a diferença de pressão ΔP através do orifício (Pa) e a densidade do fluido ρ (kg/m³). Todas as quatro entradas devem ser maiores que zero.
2
Leia a taxa de fluxo
O cartão de resultados mostra a vazão volumétrica Q em m³/s e L/min, além de uma interpretação que explica como cada entrada move o resultado — a vazão é dimensionada linearmente com a área e Cd, mas apenas com a raiz quadrada da diferença de pressão.
3
Resolva um valor ausente ou verifique o coeficiente de descarga
Na guia Resolver, escolha a área ou a diferença de pressão como desconhecida, defina uma vazão alvo e preencha o restante - a calculadora reorganiza Q = Cd·A·√(2ΔP/ρ) para encontrá-la. Na guia Coeficiente de Descarga, insira uma vazão medida para calcular retroativamente o Cd real de um orifício que você já instalou e veja como ele se compara às geometrias típicas.
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Referência
Fórmula e metodologia
3 fórmulas▸
Equação de fluxo da placa de orifício
Q = Cd · A · √(2ΔP / ρ)
A vazão volumétrica Q (m³/s) é igual ao coeficiente de descarga Cd (adimensional) vezes a área da seção transversal do orifício A (m²), vezes a raiz quadrada de 2 vezes a diferença de pressão ΔP (Pa) através do orifício, dividida pela densidade do fluido ρ (kg/m³).
Por que Cd é menor que 1
Cd = Q_actual / Q_ideal
A forma ideal (Cd = 1) da equação vem diretamente da equação de Bernoulli e assume um fluxo uniforme e sem atrito através de toda a área do orifício. O fluxo real se contrai logo após o orifício (a vena contracta) e perde energia por fricção, de modo que a taxa de fluxo real é sempre um pouco menor do que a previsão ideal – Cd é a razão que corrige isso.
Condição de validade
Steady, incompressible flow of a Newtonian fluid
A equação assume que o fluido é incompressível (uma boa aproximação para líquidos e gases em taxas de pressão baixas), o fluxo é constante e a geometria do orifício e o Cd são conhecidos ou calibrados. Para fluxo de gás compressível com grande queda de pressão, um fator de expansibilidade deve ser aplicado sobre o Cd.
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Glossário
Principais termos explicados
7 termos▸
Fluxo de orifícioO fluxo de um fluido através de uma restrição - uma placa com um furo, um bocal ou uma constrição semelhante - impulsionado por uma diferença de pressão através dela, seguindo Q = Cd·A·√(2ΔP/ρ).
Coeficiente de descargaUm fator de correção adimensional Cd (normalmente 0,6-0,98) que reduz a previsão da taxa de fluxo de Bernoulli ideal para corresponder ao fluxo real medido, contabilizando a vena contracta e as perdas por fricção. Um orifício com arestas vivas é normalmente Cd ≈ 0,60-0,65.
Placa de orifícioUma placa fina com um furo de tamanho preciso, instalada em um tubo ou duto para criar uma queda de pressão mensurável e repetível — um dos dispositivos de medição de vazão mais comuns em tubulações industriais.
Diferença de pressãoA queda de pressão ΔP (Pa) através do orifício – pressão a montante menos pressão a jusante – que conduz o fluido através da restrição. A taxa de fluxo é dimensionada com a raiz quadrada deste valor, não linearmente.
Medição de vazãoA prática de inferir a vazão de um fluido a partir de um sinal calibrado indireto - aqui, a queda de pressão através de um orifício conhecido - em vez de medir o volume ou a massa diretamente.
Veia contraídaO ponto logo a jusante de um orifício de arestas vivas onde o fluxo se estreita até sua menor seção transversal, menor que o próprio orifício. Este estreitamento é a principal razão pela qual Cd é menor que 1 para orifícios com arestas vivas.
RestritorQualquer restrição de fluxo deliberadamente dimensionada – um orifício, bocal ou Venturi – usada para medir a vazão (por meio da queda de pressão que ela cria) ou para limitar a vazão a um valor alvo.
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Situações comuns
Exemplos práticos
3 exemplos▸
🕳️
Placa de orifício padrão, serviço de água
Uma placa de orifício com arestas vivas que mede o fluxo de água em uma tubulação
Coeficiente de descarga Cd 0.62Área do orifício 0,001 m²Diferença de pressão 50.000 PaDensidade de fluido 1,000 kg/m³
Q = 0,62 × 0,001 × √(2 × 50.000 / 1.000) = 0,62 × 0,001 × 10 = 0,0062 m³/s, ou 372 L/min - um resultado típico para um orifício modesto sob uma queda de pressão substancial e um Cd de bordas afiadas de livro didático.
🧮
Dimensionando um orifício para um fluxo alvo
Resolvendo a área do orifício necessária para atingir uma taxa de fluxo específica
Taxa de fluxo alvo 0,0062 m³/sCoeficiente de descarga 0.62Diferença de pressão 50.000 PaDensidade de fluido 1,000 kg/m³
Reorganizando para área: A = Q / (Cd × √(2ΔP/ρ)) = 0,0062 / (0,62 × 10) = 0,001 m² - o mesmo orifício de 0,001 m² do exemplo da linha de base, confirmando as viagens de álgebra da guia Resolver corretamente.
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Calibrando um bico arredondado
Cálculo retroativo de Cd a partir de um fluxo medido através de uma restrição arredondada e de baixa perda
Taxa de fluxo medida 0,0093 m³/sÁrea do orifício 0,001 m²Diferença de pressão 50.000 PaDensidade de fluido 1,000 kg/m³
Cd = Q / (A × √(2ΔP/ρ)) = 0,0093 / (0,001 × 10) = 0,93 - bem acima da faixa de arestas vivas e consistente com uma restrição arredondada do tipo bocal de fluxo, que perde muito menos energia para a vena contracta do que uma placa fina.
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Referência
Citar esta calculadora
APA e MLA▸
Use um destes formatos para citar esta calculadora em um trabalho ou relatório.
As placas de orifício são um dos dispositivos de medição de vazão mais antigos e mais utilizados em tubulações industriais: instale uma placa com um furo de tamanho preciso, meça a queda de pressão através dela e a vazão segue diretamente de Q = Cd·A·√(2ΔP/ρ). A fórmula parece um rearranjo direto da equação de Bernoulli, e é - a única desvantagem é o coeficiente de descarga Cd, que silenciosamente faz o trabalho de corrigir uma previsão idealizada de como os fluidos reais realmente se comportam.
Como funciona a calculadora de fluxo de orifício
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A calculadora aplica Q = Cd·A·√(2ΔP/ρ) diretamente na guia Vazão: o coeficiente de descarga Cd vezes a área do orifício A, vezes a raiz quadrada de 2 vezes a diferença de pressão ΔP dividida pela densidade do fluido ρ. A guia Resolver reorganiza a mesma equação para isolar a área do orifício ou a diferença de pressão dada uma vazão alvo e os outros três valores. A guia Coeficiente de Descarga executa a equação ao contrário: dada a vazão que você realmente mediu, ela isola o Cd, permitindo calibrar um orifício real em vez de assumir um valor de livro.
Entradas e o que elas significam
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O coeficiente de descarga Cd é adimensional e, para um orifício padrão com arestas vivas (placa fina), normalmente fica entre 0,60 e 0,65 - bocais e venturis redondos e bem usinados podem atingir 0,95-0,98 porque evitam as perdas agudas de vena-contracta de um furo simples em uma placa. A área do orifício A (m²) é a área da seção transversal do furo em si, não o tubo onde ele está inserido. A diferença de pressão ΔP (Pa) é a queda medida ao longo do orifício, geralmente com torneiras logo a montante e a jusante. A densidade do fluido ρ (kg/m³) é uma propriedade do fluido – a água tem cerca de 1.000 kg/m³, enquanto os gases variam enormemente com a pressão e a temperatura. Destes, ΔP tem o efeito mais suave no resultado: como o fluxo depende da sua raiz quadrada, duplicar a queda de pressão apenas aumenta o fluxo em cerca de 41%, não em 100%.
Limites e casos extremos
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Esta fórmula pressupõe um fluxo constante e incompressível de um fluido newtoniano e um coeficiente de descarga que é conhecido a partir de uma referência padrão (tabelas de placas de orifício ASME/ISO) ou calibrado independentemente — a calculadora não deriva Cd apenas da geometria, uma vez que os valores reais de Cd dependem do número de Reynolds, da localização da torneira e das tolerâncias de fabricação de maneiras que uma única fórmula não pode capturar totalmente. Para fluxo de gás compressível através de uma grande razão de pressão, um fator de expansibilidade adicional (Y) é normalmente aplicado sobre o Cd, que esta calculadora não inclui. Trate os resultados aqui como uma estimativa de engenharia sólida para vazão de líquido e vazão de gás com relação de baixa pressão e consulte um padrão de medição de vazão ASME/ISO para aplicações de medição de precisão.
❓
Perguntas
Perguntas frequentes
6 perguntas▸
Qual é a fórmula para o fluxo do orifício?+
Q = Cd·A·√(2ΔP/ρ), onde Q é a vazão volumétrica (m³/s), Cd é o coeficiente de descarga adimensional, A é a área do orifício (m²), ΔP é a diferença de pressão através do orifício (Pa) e ρ é a densidade do fluido (kg/m³).
Qual coeficiente de descarga devo usar?+
Um orifício com arestas vivas (placa fina) normalmente tem Cd ≈ 0,60-0,65. Orifícios de borda quadrada com torneiras de canto variam de 0,60 a 0,80, e bicos de fluxo arredondados ou venturis podem atingir 0,90 a 0,98 porque evitam as perdas acentuadas de vena-contracta de um furo simples. Se você tiver uma vazão medida para sua instalação específica, a guia Coeficiente de Descarga permite calcular retroativamente o Cd real em vez de adivinhar.
Esta calculadora é para medição de vazão?+
Sim – a equação da placa de orifício é o princípio de funcionamento por trás de um dos medidores de vazão industriais mais comuns. Dado um tamanho de orifício e coeficiente de descarga conhecidos, medir a queda de pressão através do orifício informa a taxa de fluxo sem quaisquer peças móveis.
Quais unidades a calculadora usa?+
A área está em metros quadrados (m²), a diferença de pressão está em pascal (Pa), a densidade está em quilogramas por metro cúbico (kg/m³) e o coeficiente de descarga é adimensional. A vazão resultante é mostrada em metros cúbicos por segundo (m³/s) e litros por minuto (L/min).
Posso resolver a área do orifício em vez da vazão?+
Sim — a guia Resolver permite escolher a área do orifício ou a diferença de pressão como desconhecida, inserir uma vazão alvo e o coeficiente de descarga, área/pressão e densidade conforme apropriado, e a calculadora reorganiza a equação para encontrar o valor ausente.
O que é a vena contracta e por que isso é importante?+
A vena contracta é o ponto logo a jusante de um orifício de arestas vivas onde a corrente de fluxo desce até uma seção transversal menor que o próprio orifício do orifício, antes de se expandir novamente. Este estreitamento - mais as perdas por atrito - é a principal razão pela qual o coeficiente de descarga é inferior a 1 para geometrias com arestas vivas, e porque as restrições arredondadas ou estilo Venturi (que evitam uma vena contracta acentuada) têm um Cd mais elevado.
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