Após a caracterização da membrana de silicone MVQ, e definidos os principais parâmetros, foram construídas diversas fugas que permitiram verificar se as taxas de fuga se encontravam nos valores esperados. Depois de enchida a fuga, numa primeira fase, é verificada a existência de fugas laterais recorrendo ao método da bolha. A fuga é colocada num recepiente com água e, se existirem fugas laterais, observa-se a formação de pequenas bolhas, que ao fim de algum tempo (dependendo da dimensão da fuga) emergem até à superfície. Este método permite uma verificação rápida da estanquidade lateral da fuga no entanto, além de não ser muito prático, não é um método quantificável.
Para medir os fluxos foi decidido utilizar o método gravimétrico. Este método foi escolhido porque a balança de precisão do laboratório encontrava-se calibrada e devidamente rastreada (Certificado de Calibração nº 20124000713/10, do CATIM de 2012-06-20).
Depois dos vários estudos efectuados foram construídas quatro fugas. A área de permeação, tal como os componentes das fugas, eram iguais. O diâmetro escolhido para definir a área de permeação foi de 2 mm e as fugas guardadas a 23 ºC.
CONSTRUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE FUGAS DE REFERÊNCIA DE GASES FRIGORIGÉNEOS
39 Após as fugas estabilizarem (1 a 2 dias), iniciaram-se as medições das respectivas taxas de fuga. Na Tabela 5.2 encontram-se os valores das taxas de fuga obtidos experimentalmente e os valores previstos através da aplicação da equação 5.1.
Tabela 5.2: Taxa de fuga obtida experimentalmente e prevista, para 23 ºC, para as três fugas de R-134a
construídas.
Fuga Q (R-134a) experimental Q (R-134a) estimado
g/ano g/ano
Fuga 2 mm #1 8,69 3,93
Fuga 2 mm #2 8,82 3,93
Fuga 2 mm #3 8,16 3,93
Fuga 2 mm #4 8,19 3,93
Os resultados obtidos mostraram que os valores das taxas de fuga encontravam-se acima dos valores estimados, considerando a área de permeação um círculo.
Nos estudos realizados anteriormente, após as fugas serem vazadas, ao retirar a membrana da tampa da fuga, observou-se uma pequena deformação na área de permeação da membrana. Esta observação mostrou-se importante para a estimativa correcta das taxas de fuga. A diferença entre a pressão no interior do frasco e a pressão atmosférica conduz a uma deformação na membrana fazendo com que esta se molde ao furo da tampa e assim, altere a área de permeação, deixando de ser considerada uma círculo passando a ser equiparada a uma forma semelhante a uma meia esfera.
No caso da área de permeação da membrana ser considerada uma meia esfera a taxa de fuga é prevista pela equação:
onde é o diâmetro do furo que define a área de permeação.
Se, por outro lado, a área de permeação for considerada uma esfera a taxa de fuga é prevista pela equação:
CONSTRUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE FUGAS DE REFERÊNCIA DE GASES FRIGORIGÉNEOS
40 Na Figura 5.8 estão ilustrados os valores teóricos das taxas de fuga de R-134a a 25 ºC, em função do diâmetro, considerando as várias hipóteses de configuração da área de permeação, círculo, meia esfera e esfera.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Diâmetro ( mm) Q ( g /a n o )
área de permeação círculo área de permeação esfera área de permeação meia esfera pontos experimentais
Figura 5.8: Taxas de fuga das fugas de R-134a em função do diâmetro que define a área de permeação.
Os pontos a verde simbolizam os resultados obtidos experimentalmente a 23 ºC. As curvas representam os valores teóricos considerando diferentes áreas de permeação também a 23 ºC.
Observando a figura, é possível verificar que os pontos experimentais correspondentes às taxas de fuga construídas seguem a linha de tendência relativa à área de permeação de uma meia esfera. De modo a verificar se as taxas de fuga, alterando o diâmetro que define a área de exposição e a temperatura de calibração, seguem igualmente a linha de tendência relativa à área de permeação de uma meia esfera, foram construídas mais nove fugas: 1,5 mm (duas fugas), 1,8 mm (1 fuga), 2,2 mm (duas fugas), 2,5 mm (duas fugas) e 3,0 mm (duas fugas).
Após as fugas estabilizarem termicamente, iniciaram-se as medições das respectivas taxas de fuga a diferentes temperaturas (20, 25 e 30 ºC).
Foram calculados, para todas as fugas, a partir de uma aproximação linear, os
coeficientes de temperatura . Este coeficiente é igual ao declive da aproximação linear obtida
através do resultado das calibrações a diferentes temperaturas. O valor médio obtido foi de .
Na Tabela 5.3 encontram-se os valores das taxas de fuga obtidos experimentalmente e os valores previstos através da aplicação da equação 5.2.
CONSTRUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE FUGAS DE REFERÊNCIA DE GASES FRIGORIGÉNEOS
41 Tabela 5.3: Taxa de fuga obtida experimentalmente e estimada, para 25 ºC, para as fugas de R-134a
construídas.
Fuga Q (R-134a) experimental Q (R-134a) estimado
g/ano g/ano Fuga 1,5 mm #1 4,26 4,66 Fuga 1,5 mm #2 4,70 4,66 Fuga 1,8 mm 6,06 6,70 Fuga 2,2 mm #1 10,09 10,01 Fuga 2,2 mm #2 8,35 10,01 Fuga 2,5 mm #1 13,39 12,93 Fuga 2,5 mm #2 12,31 12,93 Fuga 3,0 mm #1 23,37 18,62 Fuga 3,0 mm #2 24,39 18,62
Observando a Tabela 5.3,verifica-se que os valores das taxas de fuga registados no estudo encontram-se mais próximos dos valores estimados, desta vez considerando como área de permeação uma meia esfera. A Figura 5.9 ilustra os valores previstos para o caso da área de permeação ter uma forma de meia esfera e os valores das taxas de fuga obtidos experimentalmente. 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Diâmetro ( mm) T a x a d e f u g a ( g /a n o )
área de permeação meia esfera pontos experimentais
Figura 5.9: Taxas de fuga de R-134a em função do diâmetro que define a área de permeação. Os pontos
a verde simbolizam os resultados obtidos experimentalmente a 25 ºC. A curva representa os valores previstos considerando a área de permeação meia esfera.
CONSTRUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE FUGAS DE REFERÊNCIA DE GASES FRIGORIGÉNEOS
42 Verifica-se que a maioria dos pontos experimentais, relativos às várias taxas de fuga das fugas construídas, segue a linha de tendência correspondente à área de permeação com a forma de meia esfera. Nas fugas com áreas de permeação maiores, a tendência já não se verifica. Uma possível explicação pode estar relacionada com o facto de a membrana alterar o seu formato à medida que aumenta a área exposta. Assim, a partir de um determinado valor de diâmetro, a área de permeação correspondente tomará um valor intermédio entre a área de meia esfera e a área de uma esfera.
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Capítulo 6
ENSAIO DOS DETECTORES DE FUGAS DE GASES
FRIGORIGÉNEOS
6.1 I
NTRODUÇÃODe acordo com os regulamentos Europeus, a estanquidade dos equipamentos que contém gases frigorigéneos deve ser controlada por detectores de fugas de gases frigorigéneos com sensibilidade menor que 5 g/ano. A sensibilidade dos detectores deve ser confirmada através de testes de qualificação definidos na norma EN 14624.
Os detectores de fugas de gases frigorigéneos são caracterizados, principalmente, pela selectividade, sensibilidade e limite de detecção. A selectividade dos detectores de fugas de gases frigorigéneos pode ser definida como a capacidade de detectar apenas o gás frigorigéneo desejado, sem interferência de outros gases presentes na mesma área. A sensibilidade dos detectores é definida como, o sinal de entrada (gás) necessário para gerar alguma alteração no sinal de saída (audível ou visual). Detectores com boa (alta) sensibilidade requerem pouco gás para gerar uma grande alteração no sinal de saída, enquanto os detectores com pouca (baixa) sensibilidade necessitam de grande quantidade de gás para alterar o sinal de saída. A melhor maneira de “medir” a sensibilidade de cada detector é determinar o seu limite de detecção, normalmente definido como, a menor quantidade de gás, que o aparelho detecta, e origina um nível de sinal duas vezes superior ao sinal de fundo.