Aplicativo Labview

Para o controle e aquisição de sinais foi adaptado um programa Labview desenvolvido por pesquisadores que anteriormente haviam utilizado a bancada. Esta versão do software fazia a leitura dos sensores, comandava a rotação da “booster” e da válvula de gás, possuía um sistema de alarme de pressão reversa no misturador bifásico e salvava os dados de teste em arquivo. Também gerava gráficos, tanto ao longo do tempo quanto dos valores temporais médios de cada ponto de operação.

Foram mantidas todas estas funcionalidades do programa e realizadas os seguintes aperfeiçoamentos:

• Adição de um canal de pressão para teste do HGH e da BCS em série.

• Atualização das curvas de calibração dos medidores de pressão e do torquímetro.

• Substituição do sensor de vazão mássica de ar, passando de um LFE – “Laminar Flow Element” – para um medidor tipo Coriolis, de maior precisão.

• Alteração dos parâmetros de filtragem dos sinais.

• Aprimoramento do algoritmo de compactação dos sinais medidos.

• Refinamento da lógica de alarmes.

• Armazenamento das variáveis de controle da bancada: rotação da “booster” e abertura da válvula de gás com controle elétrico.

• Adição de linhas de referência auxiliares nos gráficos em tempo real para verificação da tolerância dos valores medidos em relação aos valores nominais dos testes.

• Cálculo da altura de elevação bifásica e da eficiência considerando compressão bifásica isotérmica com fase gasosa ideal, conforme modelo proposto por Gülich (2008).

Detalhes do programa e das melhorias realizadas encontram-se a seguir.

4.4.1. Formas de Aquisição de Sinal

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Levantamento da Curva Operacional

Para cada ponto operacional da curva são armazenados os valores médios e os desvios-padrão das variáveis medidas (pressões, temperaturas, torque e vazões mássicas das fases), além dos sinais de comando para a rotação da “booster” e para a abertura da válvula de gás. Também são armazenados o valor médio e desvio-padrão do ganho de pressão por equipamento e para a associação em série dos equipamentos. A partir deste arquivo geram-se as curvas do HGH e da BCS para os ensaios monofásicos e bifásicos (“performance test”, “surging test” e “mapping test”).

Armazenamento das Formas de Onda para um Ponto de Operação

São armazenadas as amostras ao longo do tempo para um ponto operacional do equipamento. A partir deste arquivo é possível recuperar as formas de onda e calcular os espectros dos sinais.

4.4.2. Parâmetros de Aquisição de Sinais

A Tabela 4.9 mostra os parâmetros de aquisição de sinais para os dois tipos de testes realizados, ou seja, obtenção de curva operacional e obtenção da forma de onda em um ponto de operação:

Tabela 4.9 – Parâmetros de Aquisição de Sinal conforme o Tipo de Teste

Parâmetro Tipo de Teste

Curva Operacional Forma de Onda

Tempo de Aquisição ∆±_*•l 30 180

Taxa de Amostragem L 4000 — • / 4000 — • /

Os conceitos fundamentais de processamento digital de sinais são apresentados no APÊNDICE K. Para visualização dos dados em tempo real no programa Labview® _é

empregado um filtro digital passa-baixa, FIR – “Finite Impulse Response”, Butterworth, de terceira ordem com frequência de corte em _{15 hi. Os gráficos de monitoramento dos sinais} em tempo real são atualizados a cada _{2 ´ Q— .}

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4.4.3. Alarmes

O usuário habilita e especifica os limites de disparo para os alarmes de pressão. Foram programados sistemas de alarme visual e sonoro para as seguintes situações de alta ou baixa pressão:

• Baixa pressão de entrada em cada um dos equipamentos, evitando cavitação e colapso das mangueiras flexíveis.

• Pressão de saída do equipamento mais a jusante acima do limite permitido para integridade dos dutos de retorno.

• Pressão acima dos limites suportados pelos engates rápidos e mangueiras flexíveis para conectar os pontos de medição aos sensores de pressão.

O programa também alerta quando há risco de entrada de líquido na linha de gás através do misturador bifásico. São medidas as pressões a montante da válvula de controle de gás e na entrada do equipamento testado. O alarme é disparado caso a diferença entre estas pressões esteja abaixo de um valor mínimo, definido pelo usuário. Este alarme é desabilitado pelo usuário durante os ensaios monofásicos, nos quais a válvula manual de gás imediatamente a montante do misturador bifásico é fechada.

4.4.4. Variáveis de Teste para Bombeamento Bifásico

O controle da bancada é em malha aberta. Uma vez ajustada a rotação _{: do} equipamento em teste, constante durante cada um dos ensaios, restam ainda quatro variáveis de controle do sistema a serem ajustadas: a rotação _:) da “booster”, a abertura _Ú- da válvula de retorno, a pressão _{@ a jusante do regulador de gás e a abertura Ú da válvula de gás. As} variáveis _{@ e Ú controlam conjuntamente a vazão mássica de gás a .}

No caso do “performance test” de um equipamento operando isoladamente controla- se a pressão de entrada _@W e a fração volumétrica de gás _{, W} na admissão do dispositivo testado, satisfazendo certas tolerâncias. No caso do HGH e da BCS em série são controladas as mesmas variáveis citadas acima, porém na entrada da BCS, representadas por _{@…+ _ W} e ,…+ _ W. No caso do “mapping test”, controla-se a pressão @W e a vazão volumétrica de gás

, W na admissão do equipamento.

Para os “performance tests” e para os “mapping tests”, a vazão de líquido é paulatinamente diminuída, partindo de um valor ligeiramente maior que o de “open-flow”. Toda a faixa de operação estável do dispositivo é coberta, até ser atingido o ponto de “surging”. Caso possível, coletam-se pontos na região de operação instável.

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No caso do “surging test”, controla-se a pressão de entrada e a vazão de líquido na admissão do equipamento. Parte-se da condição monofásica e a fração volumétrica de gás

é paulatinamente incrementada.

O passo ou intervalo entre os pontos amostrais das curvas (vazões de líquido _ˆ para o “performance test” e para o “mapping test”, ou da fração volumétrica de gás para o “surging test”) depende da escolha do usuário. Normalmente a curva necessita de um maior refinamento em torno do ponto de “surging” a fim de caracterizar o ponto de máximo do “performance test” e as mudanças de derivada no “surging test”.