Aspectos Operacionais e Construtivos

Nesse tópico serão apresentadas as principais características construtivas e operacionais do DAR levando em consideração o seu uso na calibração dinâmica, especialmente em altas pressões.

3.2.2.1 Câmaras

As câmaras do DAR não possuem uma forma ou características específicas, tendo como diretriz principal a relação de volume. Entretanto, o projeto de um DAR deve, também, considerar todos os elementos necessários à realização dos ensaios. A câmara menor deve ter o menor volume possível considerando que nela são fixados os transdutores de referência e/ou a calibrar, além das conexões de controle e medição de pressão.

A câmara maior é projetada baseando-se no volume da câmara menor e no sistema de comunicação. Muitas vezes o próprio ambiente pode ser usado como câmara maior. Por exemplo, pode-se gerar um degrau de pressão negativo pressurizando uma câmara menor e colocando-a em comunicação com o ambiente. O mesmo pode ser feito para um degrau positivo, mas nesse caso seria necessário gerar um vácuo na câmara menor.

3.2.2.2 Sistema de Comunicação

Como base no que foi discutido no tópico anterior os dispositivos de abertura rápida podem ser divididos segundo o sistema de comunicação (Oliveira, 2004), aqui se destaca quatro tipos: DAR a eletroválvula, DAR a válvula (pneumática ou elétrica), DAR a

DAR a eletroválvula

No DAR a eletroválvula o sistema de comunicação é externo ao dispositivo e utiliza-se uma eletroválvula entre as câmaras menor e maior. A ligação entre os elementos é feita por meio de tubos que também devem ter os seus volumes contabilizados no cálculo da razão de volume. O tubo que liga a câmara maior à eletroválvula deve ser dimensionado de tal forma que a perda de carga seja mínima para não aumentar o tempo de subida do degrau. A figura 3.52 (Oliveira, 2004) mostra um esquema simplificado do DAR a eletroválvula.

Figura 3.52 – Esquema simplificado de um dispositivo de abertura rápida a eletroválvula. O fabricante de sensores PCB comercializa um dispositivo desse tipo que possui um tempo de subida de 5 ms e que trabalha com pressões de até 100 kPa. A figura 3.53 apresenta uma imagem do dispositivo 903B02 da PCB.

DAR a Válvula Elétrica ou Pneumática

O DAR a válvula elétrica ou pneumática diferencia-se do dispositivo a eletroválvula pelo princípio de funcionamento e montagem, que é interna à câmara maior. Nesse dispositivo a válvula tem a função de isolar as duas câmaras. A grande vantagem desse dispositivo é a possibilidade de reduzir o volume da câmara, uma vez que não se faz necessário a utilização de canais de comunicação, além de oferecer uma grande seção para a passagem do gás. Nesse dispositivo as principais limitações são a interface entre válvula e a entrada da câmara menor e a velocidade de acionamento da válvula, acionamento esse que pode ser feito por meio de uma válvula solenoide ou um pistão pneumático. A figura 3.54 ilustra um esquema da montagem do DAR (Oliveira, 2004).

Figura 3.54 – Esquema simplificado de um dispositivo de abertura rápida a válvula elétrica ou pneumática.

Esse tipo de dispositivo é o utilizado na família de DAR do LMD-ENSAM e no DAR do LMD-UnB. A figura 3.55 mostra imagens de alguns desses dispositivos, em (a) apresenta- se o DOR10 LDM-ENSAM/Paris, tempo de subida 4 ms, pressão máxima de trabalho de

1 MPa, em (b) o DOR20 LMD-ENSAM/Paris, tempo de subida 0,4 ms, pressão máxima de

trabalho de 2 MPa, em (c) DOR200 LMD-ENSAM/Paris, tempo de subida 0,4 ms, pressão máxima de trabalho de 20 MPa. (d) DOR10 LMD-UnB, tempo de subida 4 ms, pressão máxima de trabalho de 1 MPa.

( a ) ( b)

( c ) ( d )

Figura 3.55 – Dispositivos de abertura rápida disponíveis.

A PCB também comercializa uma variação desse dispositivo chamado de Gerador de Degrau de Pressão Aronson (modelo 907A02) que utiliza um peso no lugar de uma solenoide ou pistão para abrir a válvula. Esse dispositivo possui um tempo de subida entre

30 e 50 ms e uma pressão máxima de trabalho de 7 MPa. A figura 3.56 mostra uma

Figura 3.56 – DAR a válvula PCB 907A02.

Outro fator importante a ser considerado nesse tipo de sistema de comunicação é o retorno da válvula à posição original, pois após a comunicação das câmaras as pressões da câmara menor e maior se igualam e, com isso, é preciso que um sistema de retorno (mola, pistão, etc.) consiga retornar a válvula à sua posição original sem que seja necessário despressurizar o DAR.

DAR a Membrana

No DAR a membrana, a separação entre as câmaras é realizada da mesma forma que em um tubo de choque, ou seja, por meio de uma membrana. Esse dispositivo permite construir câmaras menores com volume muito pequeno, além de uma abertura máxima para a passagem do gás e um curto tempo de comunicação entre as câmaras, uma vez que esse processo se inicia com o rompimento da membrana (figura 3.57).

O rompimento da membrana é semelhante ao tubo de choque (rompimento natural ou forçado). Entretanto a deformação da membrana gera variações consideráveis do volume da câmara menor prejudicando a reprodutibilidade entre os ensaios.

Para a troca da membrana é necessário despressurizar completamente o DAR. Esse procedimento inviabiliza o uso em altas pressões, uma vez que, devido ao volume da

Figura 3.57 – Esquema simplificado de um dispositivo de abertura rápida a membrana (Oliveira, 2004).

DAR Manual

O DAR manual utiliza o mesmo princípio de funcionamento e montagem do DAR a eletroválvula, a diferença está no acionamento, uma vez que substitui-se a eletroválvula por uma válvula manual. Esse dispositivo conserva as vantagens e as mesmas recomendações do DAR a eletroválvula, mas o tempo de subida é prejudicado em função da velocidade de acionamento da manual da válvula.