APARATO EXPERIMENTAL

O plano vertical que atravessa longitudinalmente a tubulação, ao longo de todos seus trechos, foi identificado com o uso de uma ferramenta niveladora laser, que emite um feixe plano de luz concentrada ao mesmo tempo em que encontra o melhor alinhamento vertical do feixe no duto. A marcação horizontal foi obtida rebatendo o ângulo perpendicular ao plano vertical encontrado, conforme mostrado nas Figuras 3.5.a e 3.5.b.

a) b)

Figura 3.5 – Alinhamento plano do duto: a) Procedimento; b) Dispositivo laser utilizado.

Para analisar a melhoria no desenvolvimento de perfil de velocidades e nos resultados de medição global de vazão, frente à possibilidade de perda de carga, foram projetados, construídos e utilizados dois retificadores de fluxo semelhantes.

Os retificadores foram presos, cada um, com três pequenos parafusos necessários para fixá-los no duto, de forma que não oferecessem considerável obstrução ao escoamento, conforme Figuras 3.6. Os critérios, normatização utilizada e requisitos para projeto e construção dos retificadores de fluxo estão

descritos, de maneira completa, no Apêndice A – Memorial de Cálculo dos retificadores de fluxo.

a) b)

Figura 3.6 – Vista “as built” dos Retificadores de Fluxo: a) em vista frontal; b) com o dispositivo montado.

Os procedimentos com o Damping foram efetuados buscando uma tubulação capilar que tivesse comportamento linear e simétrico, conforme ISO3966 [39]. As extremidades das tubulações capilares foram vedadas com peças de nylon especialmente torneadas e a junção destas vedadas com silicone industrial. Durante sua instalação, a tubulação capilar de cobre utilizada foi presa por abraçadeiras de polímero sob superfície plana de maneira a evitar qualquer dobra da tubulação. Os cortes efetuados nas tubulações para alcançar o comprimento ideal foram feitos de maneira criteriosa.

Foi utilizada balança digital de precisão de centésimos de gramas para medir o peso, tanto do capilar utilizado na tomada de pressão dinâmica, quanto do utilizado na tomada de pressão estática do Tubo de Pitot. Com base na sua densidade mássica linear (λm= 18,964 g/m), efetuaram-se os cortes nas

tubulações capilares, com cortador específico para tal, de maneira que a extremidade dos capilares não fossem deformadas pelo excessivo cisalhamento, evitando a obstrução destes. Os cortes nos tubos capilares das tomadas de pressão estática e dinâmica foram executados simultaneamente, de forma que alcançassem a mesma massa e, consequentemente, o mesmo comprimento. A metodologia descrita acima para amortecimento das medições

de pressão no transdutor de pressão, e a montagem destes capilares de liga de Ferro-Cobre, estão ilustrados nas Figuras 3.7-a e 3.7-b.

a) b)

Figura 3.7 – Metodologias utilizadas para o Damping: a) Obtenção do comprimento a partir de sua massa; b) Montagem final das tubulações

capilares.

Foi utilizado transdutor de pressão para medir a pressão diferencial medida pelo Tubo de Pitot em milímetros de coluna d’água - mmca, com precisão de centésimos de milímetros de coluna d’água, para depois se converter os valores medidos em velocidade local. A montagem deste dispositivo está demonstrada na Figura 3.8.

Figura 3.8 – Montagem do transdutor de pressão e do damping.

A fixação do conjunto medidor onde se encontrava instalado o Tubo de Pitot, no Laboratório de Maquinas de Fluxo da UFES foi criada e utilizada em trabalho científico anterior [20]. Tal montagem utilizava uma plataforma móvel metálica, cuja estrutura suportava o Tubo de Pitot, conforme Figuras 3.9a e 3.9b. Esta estrutura, por possuir a referência geométrica de fixação o plano do piso do laboratório, e por não ser fixa a tubulação do túnel de vento, historicamente apresentou-se desfavorável com relação às flutuações dos dados medidos frente aos efeitos vibratórios diferentes nos dois conjuntos: entre a plataforma e a tubulação do túnel de vento.

Tendo em vista os graus de liberdade existentes entre a estrutura e a tubulação, tal montagem também não facilitava um alinhamento preciso do tubo de Pitot em relação ao eixo do tubo.

a) b)

Figura 3.9 – Carro de fixação utilizado no laboratório no passado[19] : a) croqui com vistas frontal e lateral; b) vista da montagem em operação.

Com o objetivo de minimizar estes efeitos, projetou-se e construiu-se um novo conjunto de fixação do Tubo de Pitot, em que o conjunto fica rigidamente preso a um perfil metálico “tipo U”, o qual, por sua vez, se fixa logo acima da tubulação do túnel de vento, de maneira a melhor fixar e alinhar o medidor no escoamento, visto que nesta fixação o conjunto tende a vibrar em conjunto e o perfil metálico alinha o medidor ao se fixar acima da tubulação.

Nas Figuras 3.10 e 3.11 é possível ver a concepção tridimensional da idéia e a montagem efetiva “as built” para comparação.

Figura 3.10 – Vista isométrica do Projeto do conjunto fixador do Tubo de Pitot.

Figura 3.11 – Vista “as built” do Projeto do conjunto fixador do Tubo de Pitot.

As premissas, metodologia, modelagem e projeto completo do suporte fixador do Tubo de Pitot encontram-se no Apêndice B – projeto do suporte do medidor Tubo de Pitot. A fixação do suporte sobre a tubulação do túnel de

vento se deu com o uso de duas cintas de nylon e a medição da posição do Tubo de Pitot, no escoamento se deu com o uso de uma trena a laser.

No conjunto de polias necessários para deslizar o Tubo de Pitot ao longo da secção transversal do escoamento, instalou-se um contra-peso de chumbo com a mesma massa do medidor e demais componentes, com o objetivo de igualar os pesos e, consequentemente, a tração em ambos os lados da polia, buscando o equilíbrio e precisão do conjunto frente aos efeitos de vibrações e efeito gravitacional sobre as massas componentes do conjunto.

As polias estão acopladas a um motor de passo e, assim, está pré- disposta a automação do movimento. Porém, esse recurso não foi utilizado nos experimentos descritos e a movimentação utilizada foi manual.