Determinação de tensões atuantes no duto através do método da birrefringência acústica.

Como visto no capítulo 2, para a determinação das tensões através da birrefringência acústica, as duas direções de polarização devem ser medidas. Foi visto também que esse é um método exclusivo para utilização de transdutores que geram ondas transversais, assim o transdutor utilizado aqui foi o V156-RB com diâmetro do elemento piezelétrico de 0,25’’. Os pontos escolhidos para as medições foram: 2(45°), 4(135°), 6(315°) e 7(225°). O procedimento utilizado foi o mesmo do caso anterior a partir do item b). A diferença aqui é que para cada medida, em cada ponto escolhido, uma pressão diferente é aplicada no duto através da bomba para teste hidrostático.

O duto detalhado no item 3.1.1 foi preenchido com água misturada com óleo solúvel. O óleo é da marca Castrol, tipo COOLEDGE BI. Este óleo foi escolhido pois ele é usado

habitualmente como fluido hidráulico na forma de emulsões óleo-água. Além disso possui propriedades adequadas, tais como evitar a corrosão e produzir emulsões com grande estabilidade e alto poder lubrificante e refrigerante, mesmo em baixas concentrações. A proporção utilizada para a mistura foi de 6 litros de óleo para cada 96 litros de água, proporção essa recomendada pelo catálogo do fabricante.

Para a colocação da mistura óleo-água no interior do duto este foi posicionado na posição vertical, de modo a evitar a permanência de ar no seu interior. Com esse ainda na posição vertical, as conexões foram rosqueadas nos dois orifícios existentes no flange. Após essa etapa, o duto foi colocado na posição horizontal com um guindaste (girafa), sobre os perfis em I, como mostrado e explicado no item 3.1.1. Em seguida a mangueira da bomba para teste hidrostático foi conectada diretamente ao engate rápido. A figura 3.51 mostra o detalhe da válvula de retenção tipo esfera, engate rápido e mangueira da bomba interligados.

Figura 3.51: Conjunto válvula de esfera, engate rápido e mangueira de alta pressão para utilização em duto para teste hidrostático.

Nota-se ainda a partir dessa figura a alavanca da válvula de esfera que é usada para abrir ou fechar a entrada de mistura água-óleo que vem da bomba. Uma vez o sistema pressurizado e essa

alavanca fechada, a mangueira da bomba pode ser desconectada através do engate rápido e as medidas podem ser feitas com mais segurança uma vez que a capacidade da válvula é de 7500 PSI. Desse modo a pressurização do sistema não fica dependente apenas das válvulas da bomba.

A pressão máxima escolhida para estes testes e para o restante das medições experimentais dessa tese foi de 30 bar em passos de 5 bar. Através de fórmulas específicas (Peixoto, 2007) e das especificações e características do material do duto, foi obtida a máxima pressão que pode ser aplicada. Foi determinado que a pressão máxima de trabalho deve ser inferior a 70 bar. Como o duto já veio construído e desconhecendo seu projeto, optou-se por aplicar menor pressão para os testes realizados.

3.3.5 Determinação das forças de aplicação do conjunto ultra-sônico-Lcr sobre duto com

posicionador dinâmico.

Para a correta determinação dos tempos de percurso utilizando ondas ultra-sônicas é importante que a força de aplicação sobre o conjunto de transdutores seja conhecida e sempre a mesma.

Para a determinação dessas forças o procedimento utilizado foi colocar pressões crescentes nos cilindros pneumáticos através da válvula proporcional. Foi definido tensões elétricas de 0,5 em 0,5 volt, iniciando em 2,5 volts e finalizando em 9,5 volts. Para cada tensão elétrica a pressão foi calculada. As respectivas pressões para cada tensão elétrica estão mostradas na tabela 3.3.

Tabela 3.3: Valores de pressão para determinação das forças de aplicação sobre duto.

Tensão (volts) 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

Pressão (bar) 73,6 88,4 103,1 117,8 132,5 147,3 161,9 176,7

Tensão (volts) 6,5 7 7,5 8 8,5 9,0 9,5

Pressão (bar) 191,4 206,2 220,9 235,6 250,3 265,1 279,8

A primeira pressão escolhida foi equivalente a 2,5 volts devido a falta de sensibilidade da válvula proporcional que só era acionada a partir desse valor.

Definidas as tensões elétricas e consequentemente as pressões, o passo seguinte foi a determinação dos tempos de percurso relativos a cada pressão aplicada. O controle das tensões elétricas da válvula proporcional e o acionamento da subida e descida dos cilindros pneumáticos foi realizado pelo programa “Measurement & Automation”, descrito na seção anterior. As válvulas do painel utilizadas nesse caso foram as válvulas proporcional e direcional ( 1 entrada – 1 saída). As outras válvulas utilizadas foram as que estão acopladas no posicionador dinâmico como descrito em seções anteriores.

Foram realizados levantamentos com os transdutores de 2,25 MHz (0,5” x 1”), 3,5 MHz (0,5” x 1”), 5 MHz (0,5” x 1”) e 5 MHz (∅ 0,5”). Os dois tamanhos de conjunto ultra-sônico-Lcr

foram utilizados. O primeiro conjunto para a realização dos experimentos foi montado com o transdutor de 5 MHz (∅ 0,5”) sobre o conjunto pequeno. Ele foi colocado no ponto 3(90°) na direção longitudinal do duto como mostra a figura 3.52. A temperatura para o levantamento foi mantida constante.

Figura 3.52: Posicionador dinâmico para medição da influência da força aplicada sobre o tempo de percurso da onda ultra-sônica.

O procedimento adotado é mostrado a seguir:

a-) Colocação do posicionador dinâmico na posição escolhida, 3(90°) para o caso desse levantamento.

c-) Colocar camada de fluido na área de medição.

d-) Acionar acoplador óptico 2 para o conjunto de transdutores, aplicando a força sobre o duto. e-) Adquirir e gravar os sinais com o programa L_STRESS V2.0 modificado.

f-) Desligar o acoplador óptico 2 para o conjunto de transdutores, desaplicar a força sobre o duto. g-) Repetir itens b-), c-), d-) e-) f-) ajustando a tensão elétrica para 3 volts repetindo a operação até 9,5 volts.

h-) Com os dados gravados utilizar o programa MET_NUM_L_STRESS para análise dos dados.

O procedimento descrito acima foi repetido para os demais transdutores. Foi necessário especial cuidado na hora da desmontagem e montagem do posicionador dinâmico e transdutores, de modo que essa montagem fosse sempre semelhante.