INSTRUMENTAÇÃO

A instrumentação da bancada foi concebida para extrair valores de grandezas e repassá-los a sistema de aquisição de dados. Os dados transmitidos são armazenados em planilha e posteriormente utilizados no modelo descrito no item 4.2.

Para medições de temperaturas, optou-se pelo emprego de termopares do tipo T, padrão ANSI, fabricados a partir de cabos de extensão diâmetro 0,51 mm (bitola # 24 AWG), isolamento em PVC para temperaturas até 100°C.

Os poços para medição de temperatura foram instalados em curvas, conforme mostrado na Fig. 4.16.

Figura 4.16. Detalhe típico de poço para termopar montado em uma curva 90°.

Os poços foram fabricados a partir de tubos de cobre recozido (A), com De = 4,76

mm e Di = 3,175 mm, com uma das extremidades (B) fechadas por meio de solda. Foram

feitos furos nas curvas (C) para permitir a passagem dos poços e sua posterior fixação, por meio de solda. Os pontos de medição (D) ficam a jusante das curvas, para se valer da maior turbulência nesse local.

As medições de pressão se deram por meio de transmissores de pressão com sensores piezoresistivos, montados em carcaça confeccionada em aço inox com conexões rosqueadas Ø 12,7 mm. O grau de proteção é IP 65, com limite superior de temperatura no sensor de 120°C. A faixa de aplicação é para vácuo e pressões positivas, com faixa de

(A)

(B) (D) (C)

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medição de -1 a +1 bar, e com sinal de saída de 4 a 20 mA. A precisão é de 0,25% do fundo de escala. A Tab. 4.4 apresenta um resumo dos pontos de medição da bancada.

Tabela 4.4. Resumo da instrumentação utilizada na bancada

M ensurando Ponto Instrumento Simb. Exatidão

Vazão vol. solução concent rada m_5,vol Rotâmet ro FM ±2,0 l/ h

Vazão vol. solução diluída m_2,vol Rotâmet ro FM ±2,0 l/ h

Vazão vol. água arrefecimento m_13,vol Rotâmet ro FM ±4,0 l/ h

Pressão no evaporador P10 Transmissor de pressão P ±0,5 kPa

Pressão no gerador P7 Transmissor de pressão P ±0,5 kPa

Temp. água entrada absorvedor T13 Termopar T ±0,2 °C

Temp. água saída absorvedor T14 Termopar T ±0,2 °C

Temp. água saída condensador T16 Termopar T ±0,2 °C

Temp. água entrada TCarr T11 Termopar T ±0,2 °C

Temp. sol. conc.. entrada TCsol T4 Termopar T ±0,2 °C

Temp. sol. conc. saída TCsol T5 Termopar T ±0,2 °C

Temp. sol. dil. entrada TCsol T2 Termopar T ±0,2 °C

Temp. sol. dil. saída TCsol T3 Termopar T ±0,2 °C

Temp. sol. entrada absorvedor T6 Termopar T ±0,2 °C

Temp. sol. saída absorvedor T1 Termopar T ±0,2 °C

Temp. vapor saída gerador T7 Termopar T ±0,2 °C

Temp. vapor entr. absorvedor T10 Termopar T ±0,2 °C

Conc. sol. ent rada absorvedor ρ6 Transmissor densidade DM ±0,2% em peso

A medida de concentração da solução à entrada do absorvedor foi feita por um transmissor de densidade (TRD), que permite a leitura e transmissão contínua da densidade ou concentração da solução, e ainda, medidas de vazão mássica, mediante configuração. O princípio de medição é o diapasão vibrante, que se baseia na lei de oscilação harmônica. A exatidão de medição é inferior a ± 0,2 kg/m³ e sinal de saída 4 a 20 mA. Seu limite superior de temperatura para operação é de 150°C. A possibilidade de ser montado em qualquer posição é uma vantagem, devido às limitações de espaço da bancada. A Fig. 4.17

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mostra o TRD montado na bancada, na posição horizontal, conforme recomendações do fabricante, Metroval, em se tratando de líquidos que possam conter resíduos sólidos em suspensão.

Figura 4.17. Detalhe da montagem do TRD na bancada.

A concentração da solução à saída do absorvedor é calculada a partir de medições de temperatura e pressão, uma vez que o estado da solução nesse trecho é saturado.

As medições de vazão de solução e da de água de arrefecimento se dão por meio de rotâmetros.

Certas grandezas necessitam ter seus valores variados e controlados. Por exemplo, aquelas que, eventualmente, possam tomar parte de uma análise de sensibilidade do ciclo, ou que estejam envolvidas na determinação do coeficiente interno de transferência de calor por convecção (hi). Assim, foi previsto um painel de comando que permite visualizar e controlar essas grandezas, ajustando-as por meio do calor adicionado ao ciclo, pelas resistências elétricas do gerador e do evaporador.

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O painel foi fabricado com chapa de aço galvanizado, espessura 1,3 mm (# 18), cortada, dobrada, ponteada e soldada à estrutura da bancada. Por envolver operação manual, sua posição foi escolhida de forma a não interferir com a visualização dos processos em curso, e também considerando a necessidade de guardar proximidade com registros de regulagem e medidores de vazão.

Um detalhe do painel de comando é mostrado na Fig. 4.18.

Figura 4.18. Detalhe do painel de comando.

O painel possui dois potenciômetros (A) que estão interligados a módulos de potência tiristorizados, localizados no quadro elétrico da bancada. A ação sobre os potenciômetros resulta na variação da tensão de entrada dos módulos de potência, que, pela variação do ângulo de disparo de seus tiristores, controlam a tensão fornecida às resistências, e daí, sua capacidade. Opcionalmente, T10 é controlada por um controlador de temperatura microprocessado (B), ação PID, dotado de indicador digital. Uma chave seletora localizada na tampa do quadro elétrico de força possibilita selecionar a opção manual ou automática para o controle de T10.

O painel de comando, também possui seis indicadores digitais, com saída para alarme, para visualização dos valores das grandezas de interesse. Durante o processo de absorção, essas grandezas são: P7 e P10; T1, T3, T6 e T13. Na fase inicial de operação da bancada, voltada exclusivamente para a determinação de hi, as grandezas de interesse são

P10, T10, T13 e T14.

Também foi previsto um painel para abrigar os módulos de entrada analógicos e conversores de sinais do SAD. Um detalhe desse painel é apresentado na Fig. 4.19.

(A) (B) P7 P10 T6 T1 T5 T13 T10

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Figura 4.19. Detalhe interno do painel de módulos do SAD.

O painel é confeccionado a partir de chapa de aço galvanizado, espessura 0,7 mm (# 24), cortada, dobrada, ponteada e fixada à estrutura da bancada por meio de rebites. Possui em seu interior um módulo para leitura de corrente (8017), dois módulos dedicados a leitura de sinais de tensão oriundos de termopares (8018), e um módulo conversor de sinal analógico/digital (8520). Na tampa do painel foram instaladas duas chaves reversoras (A), responsáveis por conduzir os sinais de pressão, ora para os indicadores no painel ora para o SAD. Os sinais de pressão são da ordem de miliampères, e a sua leitura, simultaneamente pelos indicadores do painel de comando e pelo SAD, sofre significativa degradação, implicando em erro na indicação dos valores.

Foi previsto na bancada um quadro elétrico responsável pela alimentação de todos os motores, resistências, instrumentação e módulos do SAD. O quadro é metálico, com acabamento em pintura eletrostática. Internamente, o quadro é dotado de um disjuntor geral de entrada, bifásico, disjuntores parciais para alimentação individual de cada motor, um para o sistema de comando e controle e por último um disjuntor de reserva. O quadro atende as prescrições quanto à proteção contra choques elétricos previstas na NBR 5410, além de possuir supressores de surto para proteger os controles, essencialmente eletrônicos. O quadro foi montado na bancada de forma a não interferir com a operação

(8017) (8018) (8018) (8520)

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durante a condução dos ensaios. Um detalhe interno do quadro elétrico é mostrado na Fig. 4.20.

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