ANEXO – PROCEDIMENTO OPERACIONAL PADRÃO PARA REALIZAÇÃO DE TESTES NO SISTEMA P

Este anexo apresenta o Procedimento Operacional Padrão desenvolvido no Laboratório de Visualização de Escoamentos do CERNN com o objetivo de padronizar o procedimento de realização de testes para escoamento permanente em duas dimensões no Sistema PIV.

OBJETIVO

O objetivo deste procedimento é listar as etapas necessárias para realização de testes com o Sistema PIV.

APLICAÇÃO

Este POP aplica-se a todos os alunos que trabalham diretamente com os testes realizados no aparato experimental.

CONTEÚDO

Os equipamentos que compõem o Sistema PIV do Laboratório de Visualização de Escoamentos do Centro de Pesquisas em Reologia e Fluidos Não Newtonianos são complexos e demandam conhecimentos técnicos para sua operação.

ETAPAS:

1 Ligar o circuito hidráulico e garantir o escoamento permanente na seção de testes

1.1 Verificar se o fluido de testes está no tanque agitador; 1.2 Verificar se a válvula de descarte do fluido está fechada;

1.3 Verificar se a válvula que permite a passagem do fluido para a bomba está aberta;

1.4 Encher a caixa de visualização com o fluido de teste (não podem ter bolhas na parte superior da caixa);

1.6 Verificar se a rede de comunicação de dados está conectada com Coriolis e medidor de pressão;

1.7 Ligar caixa de comunicação, Coriolis, bomba centrífuga, inversor de frequência e tanque agitador;

1.8 Deixar inversor de frequência no modo remoto; 1.9 Ligar o computador de controle do circuito hidráulico; 1.10 Iniciar o programa NI-FBUS Communication;

1.11 Iniciar o programa em Labview de controle e aquisição de dados; 1.12 Ajustar o número de Reynolds desejado;

1.13 Aguardar o preenchimento da seção de testes com o fluido; 1.14 Adicionar as partículas utilizadas para testes no tanque agitador.

2 Ligar os equipamentos do Sistema PIV

2.1 Ligar o sistema de refrigeração do laser;

2.2 Quanto o visor atingir a temperatura de 100, ligar sistema, lasers e bombas nos controladores do laser;

2.3 Verificar se cabo de transferência de dados USB da câmera está conectado com o computador;

2.4 Ligar a fonte de energia da câmera de alta velocidade; 2.5 Iniciar programa DynamicStudio;

2.6 Usar óculos de proteção (todas as pessoas que estiverem no laboratório devem estar usando os óculos);

2.7 Entrar no modo de aquisição de imagens;

3 Ajuste do foco e da quantidade de partículas

3.1 Ajustar a abertura do obturador da câmera em 5.6; 3.2 Abrir a lente da câmera;

3.3 Entrar no modo de aquisição do programa (Ícone do losango verde); 3.4 Na caixa de controle do sistema (System Control) clicar no botão Preview; 3.5 O laser será disparado e observando a imagem capturada no computador, o foco da câmera deve ser ajustado de modo que as partículas tenham melhor definição possível;

3.6 Observando a imagem capturada deve-se verificar a densidade de partículas. É desejável que se tenha 10 partículas por janela de interrogação. O tamanho da

janela e/ou a quantidade de partículas pode ser alterada para obter a densidade ideal;

4 Ajuste dos parâmetros no controle do sistema e aquisição das imagens

4.1 Tempo entre pulsos (Time between pulses): tempo em μs que deve ser ajustado de modo que as partículas se movam ¼ do tamanho da janela de interrogação;

4.2 Taxa de aquisição (Trigger rate): é a taxa, dada em Hz, em que cada par de imagem é capturado;

4.3 Número de imagens: quantidade de pares de imagens adquiridos. Normalmente utilizando o número máximo da memória da câmera que é de 1000 pares de imagens;

4.4 Para aquisição das imagens utiliza-se o botão Acquire;

4.5 Simultaneamente os dados do programa em Labview devem ser salvos no computador de controle do circuito hidráulico;

4.6 Clicar no botão Save in database;

5 Adquirir imagens para calibração

5.1 Desligar escoamento; 5.2 Desligar o laser;

5.3 Inserir gabarito de calibração na seção de testes; 5.4 Ajustar o gabarito na posição horizontal;

5.5 Ajustar o obturador da câmera em 2.8;

5.6 Colocar o refletor de modo que ilumine ao máximo o gabarito de calibração; 5.7 Ajustar o número de imagens para 50 (número suficiente para realização da calibração);

5.8 Adquirir as imagens clicando no botão Acquire;

5.9 Salvar as imagens para calibração clicando em Save for Calibration;

6 Desligar equipamentos

6.1 Desligar a câmera;

6.2 Fechar a lente da câmera;

6.3 Desligar o Coriolis, caixa de comunicação e inversor de frequência; 6.4 Desligar computador de controle do circuito hidráulico;

6.5 Guardar os óculos de proteção; 6.6 Fechar as válvulas;

6.7 Esvaziar a caixa de visualização;

6.8 Após utilizar as partículas, esvaziar e limpar o tanque e tubulação;

7 Tratamento das imagens da calibração

7.1 Utilizar a função Define Image Balance nas imagens capturadas; 7.2 Selecionar a imagem gerada com a barra de espaços;

7.3 Utilizar a função Image Balance;

7.4 Definir uma máscara para apagar as paredes do tubo com a função Define

Mask;

7.5 Selecionar a máscara com a barra de espaços; 7.6 Aplicar a máscara com a função Image Masking;

7.7 Gerar as funções de mapeamento e calibração com a análise de calibração

Multi Camera Calibration com o modelo de imagem 3rd order XYZ polynomial imaging model fit;

7.8 A grade com as funções de mapeamento deve atingir as linhas de pontos mais próximas à parede do tubo, as quais são os pontos críticos do teste, e não deve extrapolar os limites da parede;

8 Tratamento das imagens

8.1 Selecionar a calibração com a barra de espaços e utilizar a função Image

Dewarping nas imagens do teste para que a calibração seja realizada;

8.2 Utilizar a análise Image Mean, a qual retorna como resultado uma imagem com as partículas que aparecem em todas as imagens;

8.3 Selecionar a imagem resultado da Image Mean com a barra de espaços; 8.4 Utilizar a função Image Arithmetic e subtrair a Image Mean de todas as outras imagens;

8.5 Utilizar a função Image Processing Library (IPL) para deixar todos os pixels das imagens com intensidade de cor maior que zero;

8.6 Utilizar a análise Define Mask e construir a mascara nos locais em que se tem parede da tubulação;

8.7 Com a máscara selecionada com a barra de espaços, utilizar Image Masking. Com essa função os locais que são paredes da tubulação terão intensidade de cor

igual a zero, ou seja, totalmente preta. Desta maneira, selecionando a caixa Wall

Windowing dentro do Adaptive PIV, o software entende intensidade de cor igual a

zero como parede;

8.8 Utilizar o cálculo dos mapas vetoriais Adaptive PIV;

8.9 Na aba Interrogation Areas definir o intervalo dos tamanhos da janela de interrogação;

8.10 Na aba Window/Filter selecionar a caixa Wall Windowing;

8.11 Na aba Adaptivity definir a densidade de partículas por área de interrogação igual a 10;

8.12 Utilizar a função Vector Statistics para obter o mapa vetorial de velocidades médio, flutuação de velocidades ou algum outro parâmetro estatístico desejado.