I N F L U Ê N C I A D A G E O M E T R I A DE E N T R A D A E S A Í D A NAS C U RV AS C A R A C T E R Í S T I C A S DE V E N T I L A D O R E S C EN T R Í F U G O S D i s s e r t a ç ã o s u b m e t i d a a U n i v e r s i d a d e Federal de S a n t a C a t a r i n a p a r a a o b t e n ç ã o do grau de M e st re e m E n g e n h a r i a •, E D S ON B A Z Z O M A I O - 19 79
E D S O N B A Z Z O E s t a d i s s e r t a ç ã o foi j u l g a d a a d e q u a d a p a r a o b t e n ç ã o do titulo de M E S T R E E M E N G E N H A R I A e s p e c i a l i d a d e em E n g e n h a r i a M e c â n i c a e a p r o v a d a em sua forma final p e l o p r o g r a m a de P o s - G r a d u a ç ã o P R O F A R N O B OL LM AN N, M . s c - O R I E N T A D O R ■ P R O F A R N O BLASS, P h . D - C O O R D E N A D O R B A N C A EXAMIN AD OR A: ITO DO V. P E R E I R A F ^ , P h . D P R O F ROGÉRI^Ü T A D E U DA S. FHRREIRA,Ph. D _____________ P R O F J A R O S L A V K O Z ElC) P h . D
Ao p r o f e s s o r A r n o B o l l m a n n p e l a o r i e n t a ç ã o efetiva; ao p r o f es s o r A r n o Blass, c o o r d e n a d o r do curso de P o s - g r a d u a ç ã o em E n g e n h a r i a M ec ân ic a.
A A e r o t ê c n i c a I n d ú s t r i a e C om er ci o Ltda. pela c e s sã o dos ve n tiladores; à FINEP pe lo apoio f i n a n c e i r o c o n c e d i d o através do c on v ê n i o 394/CT; ao p r o f e s s o r J a r o s l a v Kozel e a o p es s o a l do l a b o r a t ó r i o de M e d i d a s M e c â n i c a que, com seu apoio, t o r n o u p o s s í v e l a r e a l i z a ç ã o da p a rt e e x p e r i m e n t a l deste t r a b a
lho.
Ao p r o f e s s o r R o g é r i o F e r r e i r a p e l a p r e s t e z a no a te nd im en to , q uand o s o l i c i t a d o a su bs tituir, t e m p o r a r i a m e n t e , o o r i e n t a dor; a todos os colegas, p r o f e s s o r e s e amigos que tiveram p a r t i c i p a ç ã o nos trabalhos.
Ao téc ni co Jo ão M a r t i n s p el o e f i c i e n t e a ux í l i o n a m o n t a g e m da b a n c a d a de testes; ao s e n ho r Ma no e l de S o u z a p elos servi^ ços p r e s t a d o s n a p a r t e de c ar p in ta ri a; ao p e s s o a l i n t e g r a n te dos l a b o r a t o r i e s de Soldagem, C on f o r m a ç ã o , M a q u i n a s O p e r at r i z e s e outros, p e l a ex ec u ç ã o dos s er viços solici ta do s .
S I M B O L O G I A ... ... ... . i R E S U M O ... ... ... iv A B S T R A C T ... v 1 - I N T R O D U Ç Ã O ... 1 2 - .EQUIPAMENTOS E M O N T A G E M DA B A N C A D A DE TESTES ____ 3 2.1 - Testes n o r m a l i z a d o s - G r a n d e z a s m ed i d a s ... 3 2.2 - M e d i d a s de p r e s s ã o ... . 3 2.3 - Me di d a s de torq ue ... 8 2.4 - M e d i d a s de rotações ... 9 2.5 - Co nd i ç õ e s at m o s f é r i c a s ... ... 10 2.6 - V a r i a d o r de fluxo de ar (ObstrutorJ ... 12 2.7 - S is t e m a s de fluxo ... ... . 12 3 - P R O C E D I M E N T O S ... 14 3.1 - S e q u ê n c i a e p r o c e s s a m e n t o de dados ... 14 3.2 - M a s s a e s p e c i f i c a e v i s c o s i d a d e do ar ... 14 3.3 - F lu xo de ar ... ... 15
3.6 - R e n d i m e n t o s total e e s t á t i c o ... . 18
3.7 - C o n v e r s ã o dos dados nas u ni d a d e s SI ... 18
3.8 - V a l o r e s c a r a c t e r í s t i c o s n om i n a i s ... 19
4 - L E V A N T A M E N T O E P R O C E S S A M E N T O DOS D AD OS ... 22
4.1 - E s t a b i l i z a ç ã o nas m ed i d a s ... 22
4.2 - L e v a n t a m e n t o dos dados ... 25
4.3 - L i s t a g e m final dos resultados ... 26
5.- CUR VA S C A R A C T E R Í S T I C A S ... ... 31 6 - E S T U D O DOS R E S U L T A D O S ... ... 40 6.1 - C o m e n t á r i o s ... 40 6.2 - D i s p e r s ã o dos r e s u l t a d o s ... 43 6.3 - A n á l i s e das d if e r e n ç a s q u a n t i t a t i v a s ... 46 7 - C O N C L U S Ã O ... 51 8 - R E F E R Ê N C I A S ... 5 2 A P Ê N D I C E S ... ... 1 - P R O J E T O DOS DUTOS DE A R ... 55 1.1 - F o r m a e d imensões ... 55 1.2 - Mo d u l o s de s a í d a ... 56 1.3 - Duto de e n t r a d a ... 5 7 1.4 - Conexões de e n t r a d a e s a í d a ... 5 7
A B S T R A C T
The in fl u e n c e of fan inlet and ou tl e t c o n n e c t i o n s often u s e d in i n d u s t r i a l i n s t a l l a t i o n s is the o b j e c t i v e of this work.
■ " A v e r s a t i l e fan t e s t i n g setup has b e i n g d e s i g n e d and p r o p e r l y i n s t a l l e d in the l a b o r a t o r y and data has b e e n c o l l e c t e d
for p l o t t i n g the fan c h a r a c t e r i s t i c curves.
T h o s e c h a r a c t e r i s t i c curves were a n a l y s e d and the fan p e r f o r m a n c e for di ff e r e n t co nn e c t i o n s was e s timated.
T he emphasis of the w o r k lies on the d e t e r m i n a t i o n of the q u a l i t a t i v e and q u a n t i t a t i v e d i f f e re nc es in t ho se cases ivhere u n f a v o r a b l e flow c o n di t io ns m us t be t o l e r a t e d such as in i n d u s trial v e n t i l a t i o n systems.
3.1 - P r e p a r a ç ã o dos e le me nt os de af er i ç ã o ... ... 61 3.2 - P r o c e d i m e n t o s ... ... 62 3.3 - A v a l i a ç ã o da c u rv a de a fe r i ç ã o ... ... 63 4 - A P L I C A Ç Ã O DOS C Á L C U L O S E M C O M P U T A D O R ...6 6 5 - A M O S T R A G E M DAS M E D I D A S ... ... 70 6 - A N Ã L I S E E S T A T Í S T I C A ... ... 76 6.1 - A n a l i s e dos erros de m e d i ç ã o ... 76
a b d, D, eq f g=9,807 H k eq m N N* n Pb ■^s Pt L a r g u r a do duto de ar A r e a t r a n s v e r s a l i n t e r n a do duto de ar A l t u r a do du to de ar
Densid'àde do âlcool etí li co
D i â m e t r o e q u i v a l e n t e do duto de ar D i â m e t r o h i d r á u l i c o do duto de ar Erro m ã x i m o p r o v á v e l nas m e d i d a s de p r e s s ã o C o e f i c i e n t e de fricção A c e l e r a ç ã o da g ra v i d a d e ■Potência C o e f i c i e n t e de c o m p r e s s i b i l i d a d e do ar D i s t â n c i a do v e n t i l a d o r aos tubos de P itot C o m p r i m e n t o e q u i v a l e n t e do r e g u l a r i z a d o r C o m p r i m e n t o e q u i v a l e n t e das conexões F a t o r de c o rr e ç ã o do t o r q u f m e t r o R o t a ç ã o R o t a ç õ e s med id a s N ü m e r o de p o nt os ou leituras ef et u a d a s P r e s s ã o a t m o s f é r i c a * P r e s sã o de v a p o r s a t u r a d o P r e s s ã o p a r c i a l de v a p o r d ' â g u a do ar Pr es s ã o e s t á t i c a P r e s s ã o e s t á t i c a m e d i d a P r e s s ã o total m m adim m m adim m/s ^ kW adim m m m adim rps rps adim
N/m2
N / m 2 N/m2 N / m 2 N / m2 N/m^Q
« d r R=287 ,04 s t ^so ^uo ^d y P r e s s ã o d i n â m i c a P r e s s ã o d i n â m i c a m e d i d a V a z ã o de ar no v e n t i l a d o r V a z ã o de ar no dutoRaio de c u r v a t u r a dos dutos de e n t r a d a e s a í d a C o n s t a n t e do gâs D e s v i o p a d r ã o C o r r e ç ã o de S t u d en t T e m p e r a t u r a do ar no duto T e m p e r a t u r a de b u l b o seco T e m p e r a t u r a de b u l b o ú m i do V e l o c i d a d e do ar no duto E s p e s s u r a de p a r e d e do r e g u l a r i z a d o r N/m» N/m2 m V s m^/s m J/kg°K adim °C °C °C m/s m a ^a AH APt APs AQ At ^t ^s y Ç=0,42 P I n c l i n a ç ã o do m u l t i m a n ô m e t r o Peso e s p e c í f i c o do âlcool e t í li c o Peso e s p e c í f i c o da âgua V a r i a ç ã o r e l a t i v a da p o t ê n c i a V a r i a ç ã o r e l a t i v a da p r e s s ã o total V a r i a ç ã o r e l a t i v a da p r e s s ã o e s t á t i c a V a r i a ç ã o r e l a t i v a da v a zã o V a r i a ç ã o r e l a t i v a do torq ue ‘ R e n d i m e n t o total do v e n t i l a d o r R e n d i m e n t o e s t á t i c o do v e n t i l a d o r V i s c o s i d a d e do ar C o n s t a n t e c a r a c t e r í s t i c a do t a c o d í n a m o * ' M a s s a e s p e c i f i c a do ar no v e n t i l a d o r grau N/m^ N/m^ kW N/m» N/m^ m V s N -m N*s/m» V/rps k g / m
Pd M a s s a e s p e c i f i c a do ar no duto k g / m M a s s a e s p e c í f i c a do ar am biente k g / m S u b - í n d i c e s : n V a l o r e s c a r a c t e r í s t i c o s nas CNTP i V a r i á v e i s i nd e p e n d e n t e s 3 3 T T o r q u e N * m T T o r qu e m e d i d o N * m 4) D i â m e t r o e x t e r n o dos tubos de P i to t m
R ES U M O
0 p r e s e n t e t ra b a l h o é o r i e n t a d o ao estudo da i n f l u ê n c i a e-
x e r c i d a po r a l g u m a s formas de e n t r a d a e s aí da de ar em v e n t i l a dores c e n t r í fu go s, f r e q u e n t e m e n t e usad a s em i ns t a l a ç õ e s indus t r i a i s .
C o m o auxílio de uma b a n c a d a de testes, foram l e v a n t a d o s dados p a r a e l a b o r a ç ã o das curvas c a r a c t e r í s t i c a s de d e t e r m i n a d o v e n t i l a d o r de f ab r i c a ç ã o nacion al . Dess as curvas são d e t e r m i n a das as d i f e r e n ç a s de d e s e m p e n h o en tre três formas de i n s t a l a ção, p r e v i a m e n t e e st ab el e c i d a s , do ve nt il ad or .
Os re su l t a d o s obtidos, entre outros, m o s t r a r a m que, p a r a a f a ix a de m a i o r r e n d i m e n t o do v e n t i l a d o r , o c o r r e um a red uç ão v a riável de 1 a 8^ na p r e s s ã o total, nas formas onde c o n d i ç õ e s des
f a v o r á v e i s de e n t r a d a e s aída de ar são usa da s nos si stemas nor m a i s de v e n t i l a ç ã o industrial.
Os v e n t i l a d o r e s c e n t r í f u g o s são m a q u i n a s de fluxo p e r m a n e n te d e s t i n a d a s ã m o v i m e n t a ç ã o de ar ou out r os gases. São c o n s t r u ^ das u n i d a d e s com ro t o r e s de pas v o l t a d a s p a r a t r ã s , pâs retas e pás v o l t a d a s p a r a a frente. A figu ra 1 m o s t r a as curvas c a r a c t e
r ís t i c a s c o r r e s p o n d e n t e s , p l o t a d a s à r ot aç õ e s c on s t a n t e s e resi_s t ên c i a ao fluxo variável®^.
N a fo rma mais g e n e r a li za da , a seleção dos v e n t i l a d o r e s se faz pelo simples c o n h e c i m e n t o da v azão e p r e s s ã o total r e q u e r i das. P a r a sua instalação, entretanto, o e n g e n h e i r o p r o j e t i s t a deve r e u n i r e a n a l i s a r todas as i n f o r m a ç õ e s que, d i r e t a ou i n d i r et amente, v e n h a m i n f l u e n c i a r o d e s e m p e n h o n or m a l dos v e n t i l a d o res. Os f a b r i c a n t e s ma is t r a d i c i o n a i s sempr e se p r e o c u p a r a m em o r i e n t a r seus c li en te s no s en t i d o de o b t e r b oa s i n s t a l a ç õ e s p r a ticas nos s is temas de v e n t i l a ç ã o . Tais s i st e m a s i n c l u e m as cone xões de e n t r a d a e saída do v e n t i la d or . É i m p o r t a n t e frisar, e n
tretanto, que os fabric an t es , a p es ar de i n d i c a r e m as m e l h o r e s d is p o s i ç õ e s , não f o r n e c e m quais as d i f e r e n ç a s q u a n t i t a t i v a s
pa-d « » •“ QU
ispo si ço es .
0 o b j e t i v o final do p r e s e n t e t ra ba lh o é,. ex a ta me nt e, a u x i liar na a v al i a ç ã o desses^ sistemas, d e t e r m i n a n d o os v a l o r e s quali^ t at i v o s e q u a n t i t a t i v o s de algumas co nf ig ur a ç õ e s , co mu m e n t e
usa-PR ES SÃ O T O T A L ---P O T Ê N C I A n i c i a l m e n t e , à m o n t a g e m da b a n c a d a de t e s tes. T o d os seus c o m p o n ent es foram c o n s t r u í dos d e nt ro das r e c o m e n dações práticas®^ e m o n tados j u nt o a um ventj^ lador c e n t r í f u g o de f a b r i c a ç ã o n a ci o na l. A r e a l i z a ç ã o dos e x p e r i m e n t o s p r o c u r o u o b s e r v ar e inc lu ir as e x i gê nc ia s de n o r m a a m er ^ cana - A m e r i c a n S o c i e t y of Heating, R e f r i g e r a t i n g and A i r - c o n d i t i o n i n g E n g i n e e r s “^ - r e l a t i v a à m o n t a g e m da b a n c a d a de testes, p r e c i s ã o e c a l i b r a ç ã o dos i n s t r u m e n t o s de m ed i d a s .
F i n a l m e n t e a co lo c a ç ã o dos r e s u l t a d o s sob a forma de curvas c a r a c t e r í s t i c a s deve p o s s i b i l i t a r uma av al i a ç ã o c l ar a e segu ra da v a r i a ç ã o no d e s e m p e n h o do v e n t i l a d o r com as d i f e r e n t e s geome- trias de e n t ra da e saída estudadas.
Fig 1- Curvas c a r a c t e r í s t i c a s de v e n t i l a d o r e s centrífugos"^
2.1- T E S T E S N O R M A L I Z A D O S - G R A N D E Z A S M E D I D A S
A d e f i n i ç ã o e m o n t a g e m dos e l e me nt os que c o m p õ e m a b a n c a d a de test es p r o c u r o u s e g u i r o r i e n t a ç ã o da AMCA-ASHRAE°\ Desde o início, h o u v e p r e o c u p a ç ã o em s e l e c i o n a r a p a re lh os com p r e c i s ã o e q u i v a l e n t e a q ue la e x i g i d a por norma. Q u a l q u e r d i v e r g ê n c i a nos e le m e n t o s s e l e c i o n a d o s d e c o r r e de l im i t a ç õ e s i mp ostas p e lo s apa relhos d i s p o n í v e i s em la bo ra tó ri o. Isto p o d e ser o b s e r v a d o nos d i v e r s o s su b - í t e n s qu e se seguem, onde estão i n di ca da s as g r a n dezas me di d a s , a pa r e l h o s e e x i gê nc ia s de m e d i d a s c o r r e s p o n d e nt es .
As g r a n d e z a s m e d i d a s n e c e s s á r i a s p a r a d e t e r m i n a ç ã o dos v a lores que irão c om p o r as curvas c a r a c t e r í s t i c a s do v e n t i l a d o r são: rotações, torque, p r e s s ã o estática, p r e s s ã o total, p r e s s ã o dinâmica, p r e s s ã o b a r o m é t r i c a e di ve rs as t e m p e r a t u r a s do ar.
0 v e n t i l a d o r em e s t u d o ê c e n t r í f u g o co m pás v o l t a d a s p a r a trás, de f a b r i c a ç ã o n a c i o n a l (Gema S/A, mod. IL G. B. 31 1 .P ) e com u m lim it e m á x i m o na sua r o t a ç ã o de 5300 rpm.
2.2- M E D I D A S DE P R E S S A O
A p r e p a r a ç ã o do s i s t e m a de l ei t u r a das p r e s s õ e s total, e s t á t i c a e d inâmica, no duto de sa ída (fig 2), ê a e ta pa que exige m a i o r e s c ui dados n e s t a fase inicial de m o n t a g e m da b a n cada de testes.
* *
T od as as di m e n s õ e s e s p e c i f i c a d a s na f ig u r a 2 d e v e m ser o- b e d e c i d a s de m a n e i r a a o b te r um fluxo de ar r e l a t i v a m e n t e u n i
forme n a secção de l o c a l i z a ç ã o dos tubos de Pitot. A p r e s e n ç a do u n i f o r m i z a d o r de fluxo r e f o r ç a essa condição. A fi g u r a 3 m o ^ tra, em duas vistas, o r e g u l a r i z a d o r de fluxò de ar.
Fig 2- E s q u e m a geral do duto de saída, c£e. n o r m a da A M C A - A S H R A E 2 4 0 i2A 144 ro'to ro A n o r m a referida®^ p r ev ê a c o n s t r u ç ã o de dutos com sec ção t r a n s v e r s a l ci rc u l a r ou q ua dr ad a . P r o c u r a n d o s i m p l i
ficar sua confecção, d e c i d i u - se u s a r d utos com secção tran_s v er s a i r e t a n g u l a r (apendiae l) com tomadas de p r e s s õ e s u n i f o r m e m e n t e d i s t r i b u í d a s po r d ez e s s e i s áreas iguais. Na im p o s s i b i l i d a d e de t o ma r as d e zesseis m e d i d a s s i m u l t a n e a m e n te, d e c i d i u - s e ainda, p e l a u- t i l i z a ç ã o de um co nj un to de quat ro tubos de Pitot. Os tubos são fixados a u m ’ s u p o r t e if.ig 5) que, m o v e n d o - s e h o r i z o n t a l m e n t e so~
Fig 3- R e g u l a r i z a d o r do fluxo de ar - chapa >ÍC20
l I o I o _ _ 1 o I o I 2 4 0 Fig 4- P o s i c i o n a m e n t o dos tubos de P it ot na secção t r a n s v e r s a l do duto de ar°^ Os s i na is c a p t a d o s são levados, atra vé s de q u at r o p ar es de m a n g u e i r a s p a r a o m u l t i m a n ô m e t r o in cl in áv el . A f i g u r a 5 m o s t r a a i n s t a l a ção geral dos tubos de Pitot
e m u l t i m a n ô m e t r o i n c li ná ve l. 0 p o s i c i o n a m e n t o a d e q u a do dos tubos de P i t o t é a s s e g u r a d o p o r dois f i x a d o r e s q u e p r e n dem o s u p o r t e aos p i no s guias.
TERMOMETRO
R ec o m e n d a ç ã o : 2,54 mm < 4) < 1/30 D 0 X L
i nc l i n a ç ã o com eixo do duto < ±1°
M u l t i m a n ô m e t r o i n c l in âv el F ab ri cante: T.E.M. E n g i n e e r i n g L i m i t e d Serie: M352 L í q u i d o m a n o m é t r i c o : Á l c o o l etí li co Resolução: 1 m m (a = 90°) R e c o m e nd aç ão : E r r o m á x i m o de do m á x i m o v a l o r o b s e r v a do ou 0,16 m m álcool (adotar m a i o r valor)
A n o r m a i n di c a que as c or re çõ es nas le it ur as m a n o m é t r i c a s são d e s p r e z a d a s p a r a t e m p e r a t u r a s entre 14,5 e 25,5 °C e a l t i t u des m e n o r e s de 1500 m.
É i m p o r t a n t e s a l i e n t a r que a s e n s i b i l i d a d e do m u l t i m a n ô m e tro é i n f l u e n c i a d a , d i r e t am en te , p e l a sua i nc li nação. Com base, p o r t a n t o , nas e scalas de p r e s s ã o e de i n c l i n a ç ã o do m u l t i m a n ô m e tro, tem-s e como erro m á x i m o p r o v á v e l
X1 sen a - sen a i
--- +
---X2 sen a
100 ( I ) (2.1)
onde
Xi = 1/2 p arte da m e n o r divisão na escala de pr e s s ã o (xj = 1 mmal = 7,8 N/m^)
a2 = 1/2 p a r t e da m e n o r di vi sã o na e s c a l a de
âng ul os (aa = 0,5°)
O ut r o s fatores i n t e r f e r e m no c on j u n t o m e d i d o r de pr essão. 0 sinal ca pt ad o sofre i n t e r f e r ê n c i a s , de sde o tubo de Pitot, a- tê o m u l t i m a n ô m e t r o . A f o r m a e o a l i n h a m e n t o do tubo de Pitot com as linhas de corrente, o a m o r t e c i m e n t o do sinal f l ut u a n t e , a p r ó p r i a f lu t u a ç ã o nas m e d i d a s e, fina lm en te , a v a r i a ç ã o da tem p e r a t u r a ambien te , são fatores que c o n t r i b u e m p a r a r e d u z i r o grau de p r e c i s ã o das m e d i d a s do aparelho.
- L í q u i d o M a n o m ê t r i c o
Com a i nt en ç ão de v e r i f i c a r a d e n s i d a d e o b t i d a p o r tabe la s f or am r e a l i z a d a s e x p e r i ê n c i a s a d i c i o n a i s com o l íq u i d o m a n o m ê trico. A d e n s i d a d e do líq ui do m a n o m ê t r i c o - álcool etí li co com a n i l i n a - foi o b t i d a no l a b o r a t o r i o de Q u í m i c a d e s t a U n i v e r s i dade . - Á l c o o l e tílico Fa br ic an te : Me rc k - I n d . Q u í m i c a S/A. C o n s i d e r a n d o que o p e s o e s p e c í f i c o y ê c a lc u la do pord. Peso alcool V o l u m e alcool
peso e v o l u m e do álcool f o r a m d e t e r m i n ad os , r e s p e c t i v a m e n t e , com o a ux í l i o de um a b a l a n ç a de p r e c i s ã o e um b a l ã o v o l u m é t r i c o .
S e n s i b i l i d a d e : 10 mg - B a l ã o v o l u m é t r i c o V olume: 25 ml (20 °C) Massa: 19,10 g 0 p e s o do b al ão v o l u m é t r i c o cheio é 39,14 gf, c o r r e s p o n d e n do ao p e s o e s p e c í f i c o de 802 kgf/m^. F i n al me nt e, d = 0,802 3. é a d e n s i d a d e r e l a t i v a p a r a o âlcool etílico, a c i m a e s p e c i f i c a do . 2.3- M E D I D A S DE TO R Q U E E x i s t e uma v a r i a d a g a m a de m e d i d o r e s de torque. N e s t e t r a ba I h o , d e c i d i u - s e p e l a u t i l i z a ç ã o de u m t o r q u í m e t r o que inclue em seu m e c a n i s m o os, jâ b a s t a n t e d if u n d i d o s , e x t e n s ô m e t r o s de r e s i ^ tên ci a (strain g a g e s ) . N o r m a l m e n t e o t o r q u í m e t r o ê in st a l a d o entre o v e n t i l a d o r e o m o t o r de a c i o n a me nt o . Como o v e n t i l a d o r n e c e s s i t o u de u m s is te m a de a m p l i a ç ã o de rotações, o t o r q u í m e t r o foi i ns t a l a d o e ntre o eixo do v e n t i l a d o r e o eixo de t r a n s m i s s ã o (fig 6 ). U m e s q u e m a mais de ta l h a d o p o d e ser v is to na f ig u r a 5 do a p ê n d i c e 2.
Todo o c on ju nt o m e d i d o r de t or q u e ê a l i m e n t a d o p o r u m a f o n te de co rr en te c o n t í n u a (.S volts) . Os e x t e n s ô m e t r o s são i n t e r l i gados, a través um cabo elétrico, ao in di c a d o r de tensão da p o n t e de W h e a t s t o n e .
C a p a c id ad e: 2 k g m P o n t e a m p l i f i c a d o r a Fa br icante: K y o w a E l e t r o n i c I n s t r u m e n t s Co. Ltd., J a p a n Tipo: S M - 60 B R e s ol uç ão : 5 g f m Preci sã o: (apêndice 3) R e c o m e n d a ç ã o : p r e c i s ã o e x i g i d a de 21 INDICADOR 2.4- M E D I D A S DE RO TA Ç O E S A e s c o l h a do m e d i d o r de r ot ações não se c o n s t i t u i u em p r o b l e ma, u m a vez que g r a n d e nú me r o de m e d i d o r e s são r e l a t i v a m e n t e c o n f iáveis p a r a altas rotações. 0 s i s t e m a ad ot ad o po r este t r a b a l h o u t i l i z a u m tac od í na mo , a c o p l a d o d i r e t a m e n t e ao eixo, e um v o l t í m e tro d ig i t a l {fig 8) . Ao m e s m o tempo, e n c o n t r a - s e insta la do o u
tro m e d i d o r de r o t a ç õ e s , p r ó p r i o do v a r i a d o r de v e l o c i d a d e s , o q ua l p o s s i b i l i t o u , no a n d a m e n t o dos testes de l a b o r a t ó r i o , even tuais c o n f e r ên ci as . T a c o d í n a m o F ab ri cante: Beckma n, US A Modelo: 9150 C o n s t a n t e c a r a c t e r í s t i c a : 7 V / 1 0 0 0 r p m (Ç=0,42 V/rps) V o l t í m e t r o digital Fab ri ca nt e ; S y s t r o n - D o n n e r C or p o r a t i o n , U S A Modelo: 70 00A R e so lu çã o: 10"^ V R ec o m e n d a ç ã o : p r e c i s ã o e x i g i d a de 0,51 U m a a fe r i ç ã o a p r o x i m a d a na l e i t u r a de r o t a ç õ e s foi e f e t u a da, p a r t i n d o - s e de v a l o r e s a n t e c i p a d a m e n t e c o n h ec id os . 0 t a c o d ^ namo foi a co p l a d o ao eixo de u m m o t o r t r i f á s i c o de q u a t r o polos, o qual a p r e s e n t a uma r o t a ç ã o m é d i a de 1735 rpm. A l e i t u r a m é d i a v e r i f i c a d a foi de 12,11 V, o que c o r r e s p o n d e a u m a r o t a ç ã o de 1730 rpm. 0 erro r e l a t i v o c a l c u l a d o sobre 1735 rpm, p o r t a n t o , ê igual a 0 , 281. 2.5- C O N D I Ç Õ E S A T M O S F É R I C A S 0 d e s e m p e n h o real da i n s t a l a ç ã o ê de p e n d e n t e , tanto da m a ^ sa e s p e c í f i c a do ar, qu an t o do p r o j e t o do v e n t i l a d o r ou da r e s i s t ê n c i a im po s t a p e l o s dutos. As m e d i ç õ e s das t e m p e r a t u r a s de b u lb o ú m id o e de b u l b o s e co, da p r e s s ã o a t m o s f é r i c a e da t e m p e r a t u r a i n t e r n a do du to de ar, se p r o c e s s a r a m d u r an te os testes n or m a i s do v e n tilador.
N ov a m e n t e , p r o c u r a n d o - s e g a r a n t i r a o b t e n ç ã o de r es u l t a d o s mais p r e c i s o s , f or am e s c o l h i d o s os m e l h o r e s a p a r e l h o s d i s p o n í veis em l a b o r a to r io . P a r a d e t e r m i n a ç ã o das t e m p e r a t u r a s de b u l bo ú m i d o e seco, o p t o u - s e pe lo p s i c r ó m e t r o g i r at or io ; p a r a d e t e r m i n a ç ã o da p r e s s ã o a t m o s f é ri ca , o p t o u - s e p e l o b a r ô m e t r o de co luna de m e rc úr io . P s i c r ó m e t r o gi ra t o r i o Fab ri ca nt e : Wilh. L a m b r e c h t KG - G ö t t i n g e n M odelo: 740
R esol uç ão : 0,2 °C P r e c i s ã o : 0,2 °C V e l o c i d a d e do ar: 0 a 320 m / m i n R e c o m e n d a ç ã o : l e g i b i l i d a d e de 0,30 °C; p r e c i s ã o de 0,55 °C; v e l o c i d a d e do ar no b u l b o ú m i d o de 213 a 610 m / m i n B a r ô m e t r o de c o l u n a de m e r c ú r i o F abricante: Wilh. L a m b r e c h t K G - G ö t t i n g e n M od el o: 604
Resol uç ão : 0,1 m m H g P reci sã o: 0,2 m m H g
R e c o m e n d a ç ã o : l e g i b i l i d a d e de 0,25 mmHg; p r e c i s ã o e x i g i da de 1,26 m m H g
T e r m ô m e t r o de m e r c ú r i o F a b ri ca nt e: A p e x J a p a n Resol uç ão : 0,5 °C
A f i g ur a 2 i d e n t i f i c a o p o s i c i o n a m e n t o do t e r m ô m e t r o de m e r cúrio p a r a to ma d a da t e m p e r a t u r a i n t e r n a do ar no duto.
2.6- V A R I A D O R DE F LUXO DE A R (OBSTRUTOR)
O b j e t i v a n d o cobrir, p a r a as ro tações p r ê - f i x a d a s , toda a fa ixa de f u n c i o n a m e n t o do v e n t i l a d o r , foi c o n v e n i e n t e m e n t e i n s t a la do um v a r i a d o r de fluxo ao final do duto de ar.
De fo rm at o p i r a m i d a l e s i mé tr ic o, com r e l aç ão aó eixo axial do duto, o v a r i a d o r de fluxo d e s l i z a s obre p i no s guias, de m a n e i r a a v a r i a r as p e r d a s de c a rg a e, c o n s e q u e n t e m e n t e , a vazão. A i n s t a l a ç ã o e p o s i ç ã o do o b s t r u t o r es tão m o s t r a d a s nas f i g u ras 2 e 5. 2.7- S I S T E M A S DE F L UX O A i n t r o d u ç ã o de e le m en to s que m o d i f i c a m a c o n f i g u r a ç ã o l i vre (sistema 1) e, em c o n s e q u ê n c i a , s eu d e s e m pe n ho , é u m a i m p o sição das i n s t a l a ç õ e s p r a t i c a s c o n c e r n e n t e s ao m ei o ind u st ri al . Este tr ab a l h o se propõe, a e s t u d a r apenas algumas dessas c o n f i g ur aç õe s (f-i-g 7) . As setas na f i g u r a 7 i n d i c a m a o r i e n t a ç ã o do fluxo de ar.
0 s i s t e m a 1 c o r r e s p o n d e â c o n f i g u r a ç ã o livre, como i n d i c a m as no rm a s e m p r e g a d a s nos estudos de v e n t i l a d o r e s .
SISTEMA I SISTEMA 2 SISTEMA 3
A e s c o l h a dos si st em a s 2 e 3 ê c o n s e q u ê n c i a de a na li se s de dados b i b l i o g r á f i c o s “® e de su ge s t õ e s do f a b r i c a n t e do v e n t i l a dor . •
3- P R O C E D I M E N T O S
3.1- S E Q U Ê N C I A E P R O C E S S A M E N T O DE DADOS
A s e q u ê n c i a de cálculos, a p r e s e n t a d a a seguir, ê b a s e a d a i n t e g r a l m e n t e na no rma a n t e r i o r m e n t e especificada®^. Para e f e i to de s im pl if i c a ç ã o , esta s e q u ê n c i a foi c o d i f i c a d a na l i n g u a gem F o r t r a n e a p l i c a d a ao computador- {apendioe 4') , o qual p r o c e de os cá lc ul os nas C o n d i ç õ e s N o r m a i s de T e m p e r a t u r a e Pressão ( C N T P ) . Desta m a n e i r a os v a l o r e s e x p e r i m e n t a i s são m e d i d o s e, em seguida, t r a n s f e r i d o s aos cart õe s de dados.
3.27 ‘M A S S A E S P E C Í F I C A E V I S C O S I D A D E DO A R
A m a s s a e s p e c í f i c a do ar a m b i e n t e e ca lc u l a d a a n a l i t i c a m e n t e em função da p r e s s ã o a t m o s f é r i c a , p r e s s ã o p a r c ia l do va
por pp e t e m p e r a t u r a de bu lbo seco t^^ por
^ r . tPb - 0.378 p^)
" ---(kg/m^) (3.1)
R .ftso + 273,2) ^ ^
onde R é a cons t a n t e do gás e tomadô'.'corao* ^ 7 , 0 4 J/kg°K A pr e s s ã o parcial do v apor d ' â g û a ?
Pp = Pe - Pb*
t ^ - t
so uo
1500 (3.2)
d e pende da p ressão de v a p o r saturado Pg , pr e s s ã o atmosférica, t e m p e r a t u r a de bulbo úmido t^^ e- t e m p e r a t u r a de bulbo seco.
A p r e ss ão de v a po r saturado.
(3.3)
é s u f i c i e n t e m e n t e exata d esde que a t e m p e r a t u r a de b u l b o úm ido não seja i n f e r i o r a 5 °C ou s u p e r i o r a 32 °C. A m a s s a e s p e c í f i c a do ar int er na ao duto , c o r r i g i d a em função da p re s s ã o e s t á t i c a e t e m p e r a t u r a do ar no p l an o dos tu bos de P i to t t(j , e c a l c u l a d a por = P.* t^ + 273,2 (3.4) F i n a l me nt e, c o n s i d e r a n d o - s e a p r e s s ã o e f e t i v a do ar na e n trada do v e n t i l a d o r n ul a e sua t e m p e r a t u r a igual à q u e l a m e d i d a na região p r ó x i m a aos tubos de Pitot, tem -s e
P = P, (3.5) onde p é a m a s s a e s p e c í f i c a do ar no ven ti la d or . P o r o u tr o lado, a v i s c o s i d a d e do ar ê c a l c u l a d a por y = (17,23 + 0 ,048 t-p;%l;0t.^' (N.s/m^) •: - r ■ , ■ O, e p od e ser u s a d a p ar a t e m p e r a t u r a s na faixa de 5 a 38 C. (3.6) 3.3- FLUXO DE A R 0 fluxo dé ar ê c al c u l a d o a p a r t i r da p r e s s ã o d i n â m i c a py , tomada nos tubos de Pitot.
se, inici a lm en te , ao cálculo da p r e s s ã o m e d i a quadrática. n (3.7) o n d e n r e p r e s e n t a o nú me r o de m e d i d a s efetuadas. A v e l o c i d a d e do ar no duto é função da m a s s a e s p e c í f i c a e p o d e ser c a l c u l a d a por / 2 p Vd = y ---- ^ (3.8) Pd C o n s i d e r a n d o a área t r a n s v e r s a l A d , c h e g a - s e ao v a l o r da v azão do ar no duto Qd = Vj • (3.9) Finalmente, p e l a eq ua çã o da c o n t i n u id ad e, c a l c u l a - s e a v a zão do v e n t i l a d o r 3.4- P E RD AS DE C A R G A As p e r d a s de c a rg a são ca l c u l a d a s p a r a o duto e o r e g u l a r i z ador de fluxo, entre v e n t i l a d o r e p l an o dos tu bos de Pitot.
A d e t e r m i n a ç ã o do c o e f i c i e n t e de fricção.
0,14
£ = --- (3.11)
en vo l v e o núm er o de Reynolds, c a l c u l a d o p e l a eq u aç ão
Re = (3.12)
o nd e o d i â m e t r o h i d r á u l i c o é funçao das d i m e n s õ e s da secçao t r a n s v e r s a l do duto de ar e ca lc u l a d o por Dh = 2 a*b (a + b) (3.13) 0 c o m p r i m e n t o e q u i v a l e n t e Lg do r e g u l a r i z a d o r de fluxo ë cal^ culado p o r 15,04 K l - 26 ,65(y/Dj^) + 1 8 4 , 6 ( y / D h ) M -Dh (3.14) o nd e y ê a e s p e s s u r a de p a r e d e do r e g u l a r i z a d o r de fluxo de ar. Fin al me nt e , c a l c u l a - s e a p r e s s ã o total na s a í d a do v e n t i l a dor p o r V (3.15)
onde L2 r e p r e s e n t a o c o m p r i m e n t o do duto entre o v e n t i l a d o r e o
3.5- P O T Ê N C I A E N T R E G U E AO V E N T I L A D O R A p o t ê n c i a e n t r e g u e ao v e n t i l a d o r ê c a l c u l a d a a p a r t i r do t o rq ue t e da ro ta çã o N , u s a n d o 2it • T *N H = --- (3.16) 10 0 0 3.6- R E N D I M E N T O S T O T A L E E S T A T I C O 0 r e n d i m e n t o total ® c a l c u l a d o em função da p r e s s ã o t o tal p o r Q-Pf ' K n. = ---- ^ — 2- ( I ) (3.17) ^ 10 H 0 r e n d i m e n t o e s t á t i c o Hs é c a l c u l a d o em funçã o da p r e s s ã o e s t á t i c a po r ' Q » p *k n. = — ( n : • (3.18) ^ 10 H ^ . P a r a p r e s s õ e s m e n o re s de 3000 N/m^, kp é m a i o r que 0,99 e, portan to , de i n f l u ê n c i a desprez ív el .
3.7- C O N V E R S Ã O DOS DADOS NAS U N I D A D E S SI
Todos os re su l t a d o s d e st e t ra b al ho são l is t a d o s nas u n i d a des do S i s t e m a I n t e r n a c i o n a l ( S I ) .
As p re s s õ e s , tomadas em m mã l c o o l , são c on v e r t i d a s pelas e x p r e s s õ e s
p = d • g * p * * s e n a (N/m^) (3.19)
S. 3 S
Pv
" d^*g*p^* *sena (N/m^) (3.20)o nd e p * e p * são as le ituras e f e t u a d a s nos testes de labora
S V t o r i o . 0 torque, t o ma do em gf*m, ê c o n v e r t i d o p e l a e x p r e s s ã o T = m * 1 0 “^ * g ‘T* ( N * m ) (3.21) o n d e T * ê a l e i t u r a e f e t u a d a e m é o fator de c o r r e ç ã o e n c o n trado na a f er i ç ã o do t o r q u í m e t r o {apêndice 2). A rotação, t o m a d a em Volts, ê c o n v e r t i d a p e l a e x p r e s s ã o N = Ç-N* ( rps ) (3.2 2) o nd e N* é a l e i t u r a e f e t u a d a e Ç a c o ns t a n t e c a r a c t e r í s t i c a do t a c o d í n a m o ( Ç = 0,42 V/rps). A p r e s s ã o atmosfé ri ca , t o m a d a em m m H g , t a m b é m é c o n v e r t i d a p a r a N/m^ , e nq u a n t o qu e as t e m p e r a t u r a s , t o m a da s em °C, já se encontrara nas u n i d a d e s S I . 3.8- V A L O R E S C A R A C T E R Í S T I C O S N O M I N A I S A p r e s e n ç a de um v a r i a d o r c on tí nu o de v e l o c i d a d e s na b a n c a da de testes p o d e sig ni fi ca r, no d e c o r r e r de seu f u n c i o n a m e n t o p e q u e n a s f lu t u a ç õ e s na sua rotação de saída. Da m e s m a m a n e i r a a
a m a s s a e s p e c í f i c a do ar não ê um a c o n s t a n t e em todas as séries de m e d i d a s .
Ê fato c o nh ec i do que as curvas c a r a c t e r í s t i c a s do v e n t i l a dor são i n f l u e n c i a d a s p e la s cond iç õe s c l i m á t i c a s am bi entais, ou pelas v a r i a ç õ e s nas r ot a ç õ e s impostas ao v e n t i l a d o r , na o c a si ã o dos testes. A figur a 8 m o s t r a a i n f l u ê n c i a e xe r c i d a p e l a s v a r i a ções das ro t aç õe s e m a s s a e s p e c í f i c a do a r ”^ .
Fig 8- I n f l u ê n c i a da rotação e m a s s a e s p e c í f i c a do ar nas curvas c a r a c t e r í s t i c a s do ventilador®^
Os r e s u l t a d o s ob ti do s dos tes te s p o d e m ser n o r m a l i z a d o s de £ de que se jam r e s p e i t a d o s os limites de 10^ p a r a a m a s s a e s p e c í fica do ar e 51 p ar a a rotação. As s e g ui nt es eq uações são r e c o m e n d a d a s :
= Q
N n N (3.23) Ptn= Pt N -2 r 1 n n ■ N ' ^ P (3.24)r N P y n Py n N Pn (3.25) P s n P tn Py n (3.26) H n = H N 12 r P n 1 N J L p (3.27) (3.28) n sn = tn • ■ P sn tn (3.29)
4- L E V A N T A M E N T O E P R O C E S S A M E N T O DOS DADOS 4.1- E S T A B I L I Z A Ç A O NAS M E D I D A S T E M P O (min) R O T A Ç A O (Volts) TORQUE (g£.m) P R E S S A O (mmal) T OTAL D I N A M
A n t e s de dar início aos testes em de fi ni ti v o, f or am r e a l i z a das e x p e r i ê n c i a s de av al i a ç ã o do c o m p o r t a m e n t o , em e sp ec ia l ao das f lu tu ações, nas m e d i d a s de rotações, t o r qu e e pr es sã o. P a r a
a v e r i f i c a ç ã o do seu com p o r t a m e n t o , f o r a m reali zadas duas e x p e r i ê n c i a s : na p r i m e i r a {tab l) , as leitur as fo r am e fe tu ad as jã a p a r t i r dos p r i m e i ros in st a n t e s de f u n c i o n a m e n t o da b a n c a d a de testes; na s e g u n d a expe r i ê n c i a {tah 2) , as lej^ turas f o ra m ef et u a d a s t a m b é m a p a r t i r dos pri^ m e i r o s i nstantes de fun cio na me nt o , mas já com os el em e n t o s da b a n c a d a de testes d e v i d a m e n t e a q u e c i d o s . Na t a b e l a 1 estão l is t a d a s as m e d i d a s que d ev e r ã o a v a l ia r o tempo n e c e s s á r i o a ser dado pa ra a q u e c i m e n t o dos e l e m e n t o s que c o m p õ e m a b a n cada de testes. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 10 12 15 18 21 24 27 30 35 40 45 50 55 60 20,69 20,72 20, 79 20,83 20,90 20,9 2 20 ,94 20.98 20.98 21,03 21,08 21,16 21,22 21,29 21,31 21 ,35 21 ,36 21,39 21.42 21.43 21.43 21.44 21,43 530 510 500 500 485 480 485 485 490 500 500 500 500 505 505 505 510 510 510 505 510 510 510 264 266 268 269 270 271 272 272 272 274 274 277 277 279 278 281 282 283 283 285 284 284 285 27.5 28, 2 28, 2 28,2 28,2 28.5 28, 7 28.6 28,6 29.1 28.9 29.6 28.9 29.4 29.1 29.4 29-9 30.0 29.4 30.6 29.7 30.0 30.1 T a b e l a 1- A v a l i a ç ã o do tempo d e_ a q u e c imento dos el em e n t o s que _ c o m p o e m a b a n c a d a de testes (rotação= 50 rps)
N a t a b e l a 2, da mes m a m an eira, estão li st a d a s as m e d i d a s que d ev e r ã o a v a l i a r o t e m po de e s t a b i l i z a ç ã o dos i n s t r u m e n t o s de me di da s. N e st e caso a ban cada de testes t e m os seus elementos, p r e v i a m e n t e e q u i l i b ra do s, na sua t e m p e r a t u r a de fu nc io na m e n t o .
T E M P O (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 10 12 15 18 21 R O T A Ç Ã O (Volts) 20,80 20,82 20, 84 20 ,85 20 ,84 20.85 20
,
86 20.85 2 0 . 8 6 2 0 , 8 6 20 ,86 20.87 20.87 2 0 , 8 6 TORQU E (g£*m) 495 480 475 475 475 480 475 480 480 485 485 490 490 490 P R E S S Ã O (mmal) T OT AL D I N A M 268 269 268 269 269 269 269 269 269 269 269 269 269 269 28,7 28,9 28, 2 28, 5 28,2 28.4 28,6 28.5 28 28 28 28 28 A r e p r e s e n t a ç a o g r a f i c a das m e d i d a s li£ tadas na t a b e l a 1 é a- p r e s e n t a d a na figu ra 9. As u n i d a d e s de le it ur a foram m a n t i d a s p a r a to das as gran de za s. E ne ce ss âr io regi st ra r, a- inda, que as m e d i d a s de p r e s s ã o f or am t omadas em m i l í m e t r o s de ãlcool (mmal) e com o m u l t i m a n ôm e t r o i n c l i n a d o no ângulo de 20°. As m e d i d a s de rot aç ão f oram to ma da s è m. Vo lt s e as m e d i d a s de torque em gf*m. 28,6 E m ambas as e x p e riências, a r ot a ç ã o a- j u s t a d a de ensaio foi de 50 rps. T a b e l a 2- A v a l i a ç ã o do tempo de esta b i l i z a ç ã o dos a p a r e l h o s de m e d i d a s (rotação a j u s t a d a de ensa io = 50 rps)Fig 9- Curvas de e s t a b i l i z a ç ã o dos el em e n t o s da b a n c a d a de testes (aquecimento): rotação, torque, p r e s s ã o total e p r e s s ã o d i n â m i c a - R o t a ç ã o a j u s t a d a de ensaio = 50 rps
A r e p r e s e n t a ç ã o g r a f i c a das m e d i d a s li st a da s na t a b e l a 2 ê m o s t r a d a na figura 10. Da figu ra 10 v e r i f i c a - s e qu e jâ aos c i n co m i n u t o s de f un c i o n a m e n t o , os erros p r o v á v e i s que o c o r r e m são da o r d e m de 0,1 p a r a a rotação, 2% p a r a o torque, l ^ o p a r a a p r e £ são d i n â m i c a e, p r a t i c a m e n t e , 01 p a r a a p r e s s ã o total. 310 ^ C O 490 s D l \ « Or. ^ n n a Q B PRE n P R I ■SSAO TOTAL 3 S Ã 0 0INAM. 1 260 2 0 TCMPO (m in )
Fig 10- Curvas de e s t a b i l i z a ç a o dos in s t r u m e n t o s de medi das de rotação, torque, p r e s s ã o total e p r e s s ã o dinâmic*a R o t a ç a o a j u s t a d a de ensa io - 50 rps
A t e n ç ã o e sp ecial foi di sp ensada, ainda, ãs m ed i d a s de t o r que. C o m p l e t a d o s alguns testes, c o n s t a t o u - s e d e m a s i a d a d i s p e r são nas leituras efetuadas, o que e x i g i u ura estu do mais d e t a lh a do no comportamento, do co nj u nt o m e d i d o r de torque. F or a m r e a l i zados e x p e r i m e n t o s com o s i s t e m a de acion,àniento ac op l a d o e, i n t e r m i t e n t e m e n t e , d e s a c o p l a d o do ve nt i l a d o r . P o r t a n t o dois g r u pos de m e d i d a s foram re un i do s e plo-tados em um g r á f i c o pa ra v i s u a l i z a ç ã o e i n t e r p r e t a ç ã o dos r es ul tados. D e s t a m an eira, o bs er v o u - s e que, i n d e p e n d e n t e m e n t e da c a rg a i m p o s t a ao v e n t il ad or , o c o rr em f l u t u a ç õ e s 'em ambos os grup os de m e d i d a s e que, a d i f e r en ça entre tais gru po s p e r m a n e c e p r a t i c a m e n t e c o n s t a n t e em d e t er m i n a d o s int er v al os de tempo r e q u e r i d o s p a r a a r e a l i z a ç ã o de, pelo menos , uma s er ie de me di da s. C o n c lu e- se , enfim, a necessi. dade de se m e d i r o torque em v a z i o ( ve n t i l a d o r de sacoplado) a n tes e depois de cada serie de me didas, d u r a n t e os ensaios n o r mais no ven ti la do r.
4.2- L E V A N T A M E N T O DOS DADOS
Os ensaios de v e n t i l a d o r e s , q u a n d o completos, d e ve m a b r a n ger t o d a a faixa de v azão e rotações.
0 m o t o r s e l e c i o n a d o p a r a a b a n c a d a de testes, o m a i o r dispo nível no laborat or io , não a t i n g i u o lim it e m á x i m o de f u n c i o n a m e n to do v en t i l a d o r . V a l o r e s p r õ x i m o s a este limite, e n t r e t a n t o , não são e s t r i t a m e n t e ne c e s s á r i o s , pois o o b j e t i v o b á s i c o d e st e traba lho ê, f u n d a m e n t a l m e n t e , d e t e r m i n a r as i nf l u ê n c i a s c a r a c t e r i z a das pelas conexões de e n t r a d a e sa ída do v en t i l a d o r . Assim, d e n tro das n e c e s s i d a d e s e p o s s i b i l i d a d e s da b a n c a d a de testes, f o ram p r ê - f i x a d a s as s e g u i n t e s ro ta ç õ e s de ensaio: 2400, 2700., 3000, 3600 e 3900 rpm.
A etapa s e g u i n t e foi definir, p a r a cada ro ta ç ã o de ensaio, o nú m e r o e as p o s i ç õ e s mais adequ ad as do o b s t r u t o r , desde a v a
zão n u l a ( o bs tr ut or f e c h a d o ) , até a vazão m á x i m a (ob st ru to r aber to) .
Pa ra os p r i m e i r o s testes efetuados c o n s i d e r o u - s e u m n ú m er o de cinco p o s i ç õ e s do obs tr ut o r. C o n s t a t a d a sua i n s u f i c i ê n c i a nas zonas de m a i o r curvatura, nas curvas c a r a c t e r í s t i c a s , elevou-se, mais tarde, esse nú me r o p a r a sete p o s i ç õ e s do obstr ut or .
Ao dar início ás m ed idas, p a r a as di ve r sa s c o m b in aç õe s de r ot aç ão e v a zã o (séries) , os testes de l a b o r a t o r i o r e s p e i t a r a m as o b s e r v a ç õ e s feitas no item 4.1 . ’ ,
No a p ê n d i c e 5 estão li st a d a s alg um as m e d i d a s e fe t u a d a s du r ante os ensaios. E x c e t u a n d o - s e as p r e s s õ e s e s t á t i c a e dinâmica, cada v a l o r n u m é r i c o r e p r e s e n t a uma m é d i a a r i t m é t i c a de, p e l o m e nos, q u a t r o leituras.
As m e d i d a s de p r e s s ã o são to ma da s em m m á l c o o l (mmal) e são funções da i n c l i n a ç ã o do m u l t i m a n ô m e t r o . As m e d i d a s de t o r q ue e rot aç ão são tomadas, r e s p e c t i v a m e n t e , em g f* m e Volts. F i n a l m e n te, a p r e s s ã o a t m o s f é r i c a e as t e m p e r a t u r a s são tomadas, r e s p e c t i v am en te , em m m H g e em °C.
4.3- L I S T A G E M FINAL DOS R E S U L T A D O S
P r o c e s s a d o s em c o m p u t a d o r (IBM-360/40, c/256 K b y t e s na m em o ria prin ci pa l) do C e n tr o T e c n o l ó g i c o , os r e s u l t a d o s são e x pr es so s nas u n i d a d e s SI e nas C N T P . P a r a q u a l q u e r c o n d i ç ã o de ro ta ç ã o ou fluxo de ar, f or am r e p e t i d o s d i f e r e n t e s testes. E s t a r e p e t i b i l i d a de c u l m i n o u na a pr e s e n t a ç ã o , a seguir, de d i f e r e n t e s b l o c o s de re sultados. A p r i m e i r a c o l u n a de cada b l o c o r e f e r e - s e ã c o n d i ç ã o im p o s t a ao v e n ti la d or : o p r i m e i r o d íg i t o r e p r e s e n t a a ro ta çã o e o segundo, a p o s i ç ã o do o bs trutor. 4.3.1- S I S T E M A DE M O N T A G E M 1 - P R I M E I R O B L O C O DE R E S U L T A D O S SHRIE ROT (rps) POT (kW) P R E S S A O CN/m^) T O T A L EST D I N A M V EL OC (m/s) V A Z A O ( m V s ) R E D T O ( % ) T O T A L E ST
1 . 1
1.2 1.41. 6
1.72. 1
2.2 2.4 2.6 2.7 3.1 3.2 3.4 3.6 3.7 4.1 4.2 4.4 4.6 4.7 5.1 5.2 5.4 5.6 5.7 40 40 40 40 40 45 45 45 45 45 50 50 50 50 50 60 60 60 60 60 65 65 65 65 65 0,40 0 ,65 0,80 0,93 0 ,91 0,65 0,85 14 33 34 0,89 1 ,28 1 ,56 1,83 1,79 1 ,61 2,46 2,68 3,06 2,98 1.63 2.63 3,53 3,93 3,69 886,5 904 , 7 796 .7 4 76.3 250.3 1 1 2 0 , 1 1142.5 1002.5 611 ,7 326,9 137 7. 8 1418.0 1250.1 766.4 423,0 1963.1 2024.9 1766.4 1154 ,1 637,2 2267.5 2356.2 2159 ,5 1382, 7 745.5 886.5 901,1 775.6 422 ,0 171,41120
1138 975 542 224 1377.8 1412.8 1217.6 679 ,9 289,4 1963,1 2017.6 1717.0 1024 ,8 437,1 2267.5 2347.5 2103.0 1228.9 508,8 0,0 3.6 2 1 , 1 54.2 79 ,0 0,0 4.1 27.3 69,1 102,3 0,0 5.2 32,6 86,5 133.6 0,0 7.2 49.4 129,2 2 0 0 , 1 0,0 8.7 56.5 153,8 236.7 0,0 2,44 5 9, 94 51 11,46 0,0 2,62 6.76 10,74 13.05 0,0 2,94 7,39 1 2 , 0 2 14,90 0,0 3,49 9,11 14,71 18,24 0,0 3,83 9.76 16.05 19,83 0,0 0 ,19 0,47 0,75 0,91 0,0 0 , 2 1 0, 54 0,85 1 ,03 0,0 0,23 0,59 0,95 1,18 0,0 0,28 0,72 1,16 1,44 0,0 0,30 0,77 1,27 1,57 0,0 26,9 46.8 38.5 25.0 0,0 27.9 47.0 39 ,0 25.2 0,0 25.9 46.9 39.9 27.9 0,0 22, 7 47.6 44.0 30.9 0,0 27.2 47.3 44.7 31.7 0,0 26,8 45.5 34 ,1 17.1 0,0 27,8 45.7 34 ,6 17.3 0,0 25.8 45.7 35.4 19.1 0,0 22.6 46,3 39.1 2 1 . 2 0,0 27,1 46,0 39.7 21.7- S E G U N D O B L O C O DE R E SU L T A D O S S É RI E 1 . 1 1 . 2 1.3 1.4 1.5
1. 6
1.72. 1
2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 40 40 40 40 40 40 40 45 45 45 45 45 45 45 50 50 50 50 50 50 50 60 60 60 60 60 60 60 65 65 65 65 65 65 65 POT (kW) P R E S S Ã O (N/m^) V E L O C V A Z Ã O 0,45 0,57 0,73 0 ,84 0 , 79 0,83 0 ,83 0,52 0 ,76 0 ,96 ,1,05 ■1,15 a , 1 8 :l,17 0,86 1,14 1,29 1.47 1.47 ' 1,61 ;i,62 1,24 ' 1,91 ' 2 ,14 ; 2,35 2 ,61 ' 2 ,84 2 ,89 1,50 !2 , 1 1
2,72 2,94 3,26 3,62 3,44 T O T A L 883,9 945,1 942 ,7 ; 844,9 ^ 6 76,8 478 ,2 ■ 251,3 ,1118,5 ; 1152 ,3 ! 1140 ,0 1006 ,9 845 ,9 610 ,9 327,4 1459,3 1481,9 1408.6 1304 ,3 1051 ,7 767,0 419 ,3 2079 ,2 2116 ,5 2044 ,5 1778 ,7 1532.6 1184 ,9 652 ,3 2278.2 2355 ,5 2363.5 2094.5 1827 ,8 1424.2 736 ,3 ES T ; D I N A M (m/s) ( m V s ) T O T A L ! EST 883,9 , 9 4 1, 7 I 931.6 I 822 , 1 , 641 ,4 : 424,2 ' 173,4 1118,5 1147 ,3 1127 ,3 ' 979 ,2 801.6 541 ,5 '0
,0
3,411, 1
2 2, 8 35 ,5 54,0 77,9 0,0 5,1 12.7 27.7 44,4 69 ,5 224,3' 103,1 1459 ,3 ! 1476 ,5 , 1392 ,6 1268 ,4 995.0 ' 679.0 287.2 I 2079.2 2108 ,6 2020 ,9, 1731 ,8 ' 1451,5 1052,4 448.2 2278.2 2345 ,9 2337 ,5 2040 ,1 1732.2 1259 ,5 506 ,3 0 ,0 5,4 16 ,0 36 ,0 56 ,7 88,0 132 ,1 0,0 7,9 23,6 47.0 81.0 132,5 204,1 0,0 9,6 26 ,0 54,4 95 ,6 164 ,6 230 ,0 0 , 0 2 ,37 4,32 6 ,18 7 ,70 9 ,49 11 ,39 0 ,0 2 ,91 4,62 6 ,79 8,61 10,77! 13 ,10 0 ,0 3,01 5 ,18 7,77 9 ,74' 1 2 , 1 2 1 14 ,83 0,0 3,65 6 ,30 8 ,88 11 ,66 14 ,88 18 ,43 0,0 4 ,02 6 ,62 9 ,56 12 ,67 16 ,60 19 ,54 0,0 0 ,19 0 ,34 0 ,49 0,61 0 ,75 0 ,90 0 ,0 0 ,23 0,37 0,54 0 ,68 0 ,85 1,04 0 ,0 0 ,24 0 ,41 0 ,62 0,77 0 ,96 1.17 0,0 0 ,29 0 ,50 0 ,70 0 ,92 1.18 1,46 0,0 0 .32 0,52 0 ,76 1 , 0 0 1,31 1,55 0,0 31.3 44.4 49 ,1 52.2 43.1 27.4 0 , 0 35 ,0 43.6 51.6 50 ,3 44.0 28.9 0,0 31.0 44.9 54 ,7 55 ,0 45 ,9 30 ,5 0 ,0 32.0 47.6 53.3 54.2 49.1 32.9 0,0 35 ,5 45.6 53.9 56 ,2 51.7 33.1 0,0 31.2 43,9 47.8 49 ,5 38.2 18.9 0 ,0 34.9 43.1 50 ,2 47.6 39 ,0 19 ,8 0 ,0 30.9 44 ,4 53.1 52.1 40 ,6 20 ,9 0 ,0 31 ,9 47.1 51.9 51.3 43.622 . 6
0,0 35 ,4 45.1 52 ,5 53.3 45.7 2 2 . 8- T E R C E I R O B L O C O DE R E S U L T A D O S SËRIE 1 . 1 1.2 1.3 1.4 1 . 6 1-. 7 2 . 2 3.1 3.2 3.4 3.6 3.7 4.1 4.2 4.4 ROT ij-P?) 40 40 40 40 40 40 45 50 50 50 50 50 60 60 60 POT (kW) 0,42 0 ,57 0,73 0,77 0 ,82 0 ,81 0 ,85 0 ,81 1,18 1,39 1.58 1.59 1,15 1,90 2 ,36 P R E S S Ã O (N/m^) T O T A L EST 915 ,0 908,5 918,4 800 , 0 487.0 248.0 1206 ,9 1365 ,4 1484 ,5 1297 , 6 774 ,0 421.0 1950 , 8 2031,3 1840 ,0 915.0 904,2 908.0 778,7 433.0 170 ,0 1201.9 1365 ,4 1479,2 1261,1 686 ,0 289 ,0 1950 , 8 2023.9 1793,0 Dl NA M 0 , 0 4.3 10,4 21 ,3 54.0 77,9 5 ,0 0 ,0 5.3 35 , 6 88.0 132 ,1 0,0 7.3 47,0 V EL OC (m/s) 0 , 0 2,68 4,17 5 ,98 9 ,49 11,39 2 ,89 0 ,0 2,99 7,73 12,12 14,83 0 ,0 3,49 8 ,88 V A Z A O (m V s ) 0 ,0 0,21 0 ,33 0,47 0 , 75 0 ,90 0,23 0 ,0 0 ,24 0 ,61 0 ,96 1,17 0 ,0 0,28 0,70 R E D T O (I) T O T A L 0 ,0 33,7 41 , 8 48,9 44 ,5 27.5 32.5 0,0 29 , 6 57,1 47,0 31 ,0 0,0 29 , 6 54.5 E S T 0 ,0 35 ,5 41.3 47.6 39 , 6 18,9 32.4 0 , 0 29 ,5 55.5 41.7 21 ,3 0,0 29 ,5 53,1 - Q U A R T O B L O C O DE R E S U L T A D O S SÉRIE ROT (rps) POT (kW) P R E S S Ã O (N/ni^) V E L O C (m/s) V A Z A O ( m V s ) R E D T O ("0 TO TAL E S T Dl N A M T O T A L E S T 3.3 50 1 ,40 1455 ,3 1439 ,4 15,8 5 ,16 0 ,41 42,4 41,9 3.4 50 1,54 1311,8 1278 ,5 33,3 7,48 0 ,59 50 ,5 49 ,2 3.5 50 1,58 1092,4 1033,6 58,8 9 ,92 0 ,79 54,3 51,4 4.3 60 2,27 2076 ,1 2053,6 22,5 6 ,15 0 ,49 44,5 44 ,1 4.4 60 2,41 1851,8 1801,0 50,8 9 ,24 0 , 73 56 ,2 54,7 4.5 60 2,71 1594,5 1512,8 81,8 11 ,71 0,93 54,5 51,7
4.3.2- S I S T E M A DE M O N T A G E M 2 - P R I M E I R O B L O C O DE R E S U L T A D O S SÉRIE ROT (rps) POT (kW) P R E S S Ã O (N/m») V E L Q C (m/s) V A Z A O f m V s ) R E D T O ("0 T O T A L E S T D I N A M T OT AL ES T 3.1 50 0 ,80 1450 ,6 1450 ,6 0,0 0 ,0 0 ,0 0,0 0 ,0 3.2 50 1 ,09 1476 ,2 1470 ,2 5,9 3,15 0 ,25 33,9 33,8 3.3 50 1,30 1450 , 7 1434,4 16,3 5 ,25 0 ,41 46 ,1 45 ,6 3.4 1 50 1,44 1299 ,0 1264,6 34 ,5 7 ,59 0 ,60 54,3 52,9 3.5 ! 50 1,53 1072 ,4 1015 ,9 56 ,5 9 ,71 0,77 53,9 51,1 3.6 50 1,57 769 ,8 682 ,4 87 ,3 12,06 0 ,96 46 ,9 41 ,6 3.7 50 1,60 399 ,7 274,9 124 ,8 14 ,39 1,14 28,5 19 ,6 4.1 60 1,28 2044,1 2044 ,1 0 ,0 0 ,0 0,0 0,0 0,0 4.2 60 1,78 2087,0 2079 ,3 7,7 3,60 0 ,28 33,3 33 ,2 4.3 60 2,16 2066 ,4 2043,8 22,6 6 ,16 0 ,49 46 ,7 46 ,2 4.4 60 2,40 1865 ,1 1815 ,3 49 ,8 9,14 0 ,72 56 ,2 54,7 4.5 60 2,52 1553,0 1472,9 80 ,1 11 ,58 0 ,92 56 ,5 53,6 4.6 60 2,66 1132,3 1006 ,2 126 ,1 14,50 1,15 48,9 43,5 4.7 60 2,69 609 ,3 417,4 191 ,9 17,85 1,41 31,9 21,9 - S E G U N D O B LO CO DE R E S U L T A D O S SÉRIE ROT (rps) POT (kW) P R E S S A O (N/m V E L O C ^ (m/s) V A Z A O ( m V s ) R E D T O (1) T OT AL 1 EST D I N A M T OTAL E S T 3. 2 50 '[1,13 1448 ,4 1443,0 5,4 3,01 0 ,24 30,4 30 ,3 3.3 50 ’,1,24 ■1427 ,6 1411,8 15 ,8 5 ,14 0 ,41 46 ,7 46 ,2 3.4 50- 1,45 1275 ,6 1241,6 34 ,1 7,55 0 ,60 52,5 51,1 3.5 50 1,51 1057,6 1001,8 55 ,8 9 ,66 0 ,76 53 ,6 50 ,8 4.2 60 1,85 2063 ,0 2054,7 8,3 3,72 0 ,29 32,8 32,6 4.3 60 2,23 2039 ,0 2016 ,0 23 ,0 6 ,21 0 ,49 45 ,0 44 ,5 4.4 60 2 ,45 1822 , 3 1773,1 49 ,2 9,08 0,72 53,6 52,1 4.5 60 ' 1 2,60 1523 ,0 1443,7 , L.„ . ..1. . 79,3 11,52 0,91 53,4 50 ,6 I - T E R C E I R O B L O C O DE R E S U L T A D O S
SÉRIE ROT POT
(rps) i(kW) P R E S S A O (N/m^) V E L O C V A Z A O R E D T O (%) T O T A L EST D I N A M (m/s) ■( m V s ) TOTAL E S T 3.3 50 11,33 1415 ,9 1400 ,0 15,9 5 ,16 0 ,41 43 ,4 '42,9 3.4 50 1,41 1272 ,6 1238 ,1 34 ,5 7,60 0 ,60 54,5 52,9 3.5 50 |1,59 1048 ,7 9 93,3 55 ,4 9,62 0 ,76 50 ,4 47,7 4.3 60 2,12 2030 ,6 2008 ,4 22,1 6 ,10 0,48 46 ,3 45 ,8 4.4 60 2 ,40 1817 ,3 1768 ,1 49 ,2 9,08 0 ,72 54 ,5 53,1 4.5 60 2,59 1519,9 1440 , 7 79 ,2 11,51 0,91 53,5 50 ,8
4.3.3- S I S T E M A DE M O N T A G E M 3 - P R I M E I R O B L OC O DE R E S U L T A D O S S É R I E ROT POT (kW) P R E S S Ã O (N/m^) T O TA L EST D I N A M V E L O C V A Z A O , R E D T O (I) (m/s) ( m V s ) i t o t a l! E S T _“i 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 , 3.6 < 3.7 ; 4.1 4.2 4.3 4.4 . 4.5 4.6 4.7 50 50 50 50 50 50 50 60 60 60 60 60 60 60 0,77 1,08 1,30 1,41 1,55 1,58 1,54 1 ,32 1,74 2,13 2,38 2 ,53 2 ,64 2 ,78 1443.4 1471 ,6 1438.4 1284,3 1056 ,8 756 ,6 394,5 2030 ,8 2072,9 2049,1 1829 ,3 1514 ,3 1117,0 615 ,5 1443.4 1466 ,1 1423,3 1250 ,9 1002 ,4 671 ,7 274 ,1 2030 ,8 2065 ,4 2027 ,4 1781.5 1436 ,4 993 ,2 425 ,6 0,0 5 ,5 15 ,1 33,4 54 ,4 84,9 120 ,4 0,0 7,5 21.7 47.8 78,0 123.8 189.9 0,0 3,03 5 ,04 7,48 9 .54 11 ,91 14,15 0,0 3,56 6 ,03 8 ,96 11 ,43 14,38 17,77 0,0 0 ,24 0 ,40 0,59 0 ,76 0,94
1 , 1 2
0 , 0 0,28 0 ,48 0 ,71 0 ,91 1,14 1,41 0 ,0 32.8 44,2 53.9 51 ,6 ! 45,1 28 ,6 0 , 0 33.6 46 ,1 54.6 54.1 48.1 31.2 0 , 0 32 ,7 43,7 52.5 49 ,0 40.1 19,9 0 , 0 33.5 45 ,6 53.2 51.3 42 ,82 1 . 6
- S E G U N D O B L O C O DE R E S U L T A D O SSÉRIE ROT POT P R E S S Ã O (N/m^) V E L O C V A Z A O R E D T O (1) '
(rps) (kW) T O T A L E S T D I N A M 'T O TA L e s t 3.2 50 1,18 1471,8 1466 ,5 5,3 2 ,98 0 ,24 29,4 29,3 3.3 50 1,27 1430 ,4 1415 ,6 14,8 4,98 0 ,39 44 ,4 43,9 3.4 50 1,57 1280 ,0 1245 ,3 34 ,7 7 ,63 0 ,60 49 ,3 47,9 3.5 50 1,57 1049 ,4 994,5 54,9 9 ,59 0,76 50,9 48,2 4.2 60 1,81 2094 ,] 2086 ,5 8,0 3 ,66 0 ,29 33,5 33,4 4.3 60 2,16 2049 ,1 2026 ,0 23,1 6 ,23 0 ,49 46 ,8 46 ,3 4.4 60 2 ,45 1829,4 1780 ,5 48,9 9 ,06 0 , 72 53,7 52,3 4.5 60 2,65 1531,0 1451,8 79,2 11,52 0 ,91 52,7 50 ,0
5- CURVAS C A R A C T E R Í S T I C A S
A a p r e s e n t a ç ã o dos r e s u l t a d o s na forma de curvas c a r a c t e r í ^ ticas, como a f i r m a d o a n t e r i o r m e n t e , ê fu n d a m e n t a l na a v a l i a ção das i n f l u ê n c i a s q u a l i t a t i v a s e q u a n t i t a t i v a s , c o n c e r n e n t e s ãs v a r i a ç õ e s na g e o m e t r i a de e n t r a d a e sa ída do v e n t i l a d o r , e t a m b ê m ê o b j e t i v o do p r e s e n t e trabalho.
As curvas c a r a c t e r í s t i c a s , pa ra as d i v e r s a s r o t a ç õ e s e s p e cificadas, são m o s t r a d a s , a seguir, e nelas f oram i n cl uí do s to dos os p o n t o s o b t i do s nos e nsaios de l a b o r a t o r i o , p o s s i b i l i t a n do, assim, uma v i s u a l i z a ç ã o b a s t a n t e c l ar a na f l u t u a ç ã o dos valo res me di do s. A p e n a s os pont os c o r r e s p o n d e n t e s à p o t ê n c i a e ao r e n d i m e n t o total do p r i m e i r o b l o c o de m e d i d a s não f or am plota- dos, p o r a p r e s e n t a r e m p e q u e n a m a r g e m de erro, de vi d o a p r o b l e m a s no m e c a n i s m o inte rn o do t o r q u ím et ro . Jâ a p a r t i r do segundo bloco, o t o r q u í m e t r o foi s u b s t i t u í d o p o r outro, d e vidamente, aferido. Todas as curvas a p r e s e n t a d a s são a j u s t a d a s m a n u a l m e n t e . Tal p r o c e d i m e n t o m o s t r o u ser o b j e t i v o e p ra tico, p r i n c i p a l m e n t e p o r a t e n d e r ao asp ec to q u a l i t a t i v o das curvas. E n t r e t a n t o ou t r o s m é t o d o s f o r a m a pl icados. P a r a efeito de i nf or mação, o a p ê n d i c e 7 a p r e s e n t a o m é t o d o da r e g r e s s ã o linear, o n d e e ap li c a d o sobre as curvas de p o t ê n c i a e p r e s s ã o total, c o r r e s p o n d e n t e s ao s i s t em a 1 e à r o t a ç ã o de 60 rps.
V i s a n d o f a c i l i t a r a i n t e r p r e t a ç ã o dos r e s u lt ad os , são a d o tados sin ai s d i f e r e n t e s p a r a blo co s de m e d i d a s d if er entes. A b a i xo se e n c o n t r a m lista do s os sinais a do t a d o s nos gráficos:
P R E S S Ã O T O TA L (N/m^) P O T Ê N C I A ( k W ) R E N D I M E N T O T O T A L ( ) B L O C O DE M E D I D A S □ A 0 p r i m e i r o m A # s egundo a A. te rc ei ro m q ua r t o
V a z Q o ( m V s ) Fig 11- Curvas c a r a c t e r í s t i c a s de P o t ê n c i a P re s s ã o e R e n d i m e n t o total - S i s t e m a 1 R o t a ç ã o de ensaio do v e n t i l a d o r = 40 rps 1,6 1 ,4 ^ '.°<S A 4 ■ 60 50 O 40 o 30 c 0) e 20 X3 C 0> 10 ü: 0 1.2 õ 0 .& Z 0 ,6 ^ C^4 60 50 o £ ■40 r -30 C 0) 20 -O c 0) .0 ^ Fig 12- Curvas c a r a c t e r í s t i c a s de P o t ê n c i a P r e s s ã o e R e n d i m e n t o total - S i s t e m a 1 R o t a ç ã o de ensaio do v e n t i l a d o r = 45 rps
60 ■ 2 , 2 j aS - 2,0';::- 5 0 '“' O “ 1,8 ü O 4 0 ° 1 . 4 -O 1,2 ^ 3 0 -- 1,0 a>E - 0 ,8 - 2 0 - ^ ■0,6 c o - 10 0= 0 V a z 5 o ( m’ /s) Fig 13- Curv as c a r a c t e r í s t i c a s de P o t ê n c i a P r e s s ã o e R e n d i m e n t o total - S i s t e m a 1 R o t a ç ã o de ensaio do v e n t i l a d o r = 50 rps
3.0 2.^0-2 ^ 0 2,D<S->.8 o 1,6 CL. 1,4 1,2 ■ 1.0 60 o 50 — O ♦ -O 40 V-o ■ *-30 a <3> e 20 "D C <2) 10 QC 0 V a z ã o ( m ’/ s ) Fig 14- Curvas c a r a c t e r í s t i c a s de P o t ê n c i a P r e s s ã o e R e n d i m e n t o total - S i s t e m a 1 R o t aç ã o de ensaio do v e n t i l a d o r = 60 rps
3,8 3^ 3,4 3.2 3,0 ^ 8 5 2 ,6 ^ 60 2,2 o 2P<S- 50 o 1,8 o o 1,6 0 -- 40 !— I.4 O -30 S E 20 T3 -C Q> 10 cr 0 Fig 15- Cur va s c a r a c t e r í s t i c a s de P o t ê n c i a Pr es sã o e R e n d i m e n t o total - S i s t e m a 1 R o t a ç ã o de ens ai o do v e n t i l a d o r = 65 rps
2,0-•.B -e '■«<S ,^£L 1,0 c^0 0^6 60 — 50 _ O o 4 0 H O 30 c ® Ê 2 0 -o c <D 10 V a z õ o ( m V s ) Fig 16- Cur va s c a r a c t e r í s t i c a s de P o t ê n c i a P r e s s ã o e R e n d i m e n t o total - S i s t e m a 2 R o t a ç ã o de ens ai o do v e n t i l a d o r = 50 rps
Fig 17- Curv as c a r a c t e r í s t i c a s de P o t ê n c i a P r e ss ão e R e n d i m e n t o total - S i s t e m a 2 R ot a ç ã o de ensaio do v e n t i l a d o r = 60 rps
1,8 ü '■6 <5 '•4 O 1,2 CL 1,0 03 0,6 60 50 40 O 30 c a> e 20-5 c Q> 10 CC V a z õ o (m^/s) Fig 18- Curvas c a r a c t e r í s t i c a s de P o t ê n c i a P re s s ã o e R e n d i m e n t o total - S i s t e m a 3 R o t a ç ã o de e ns a i o do v e n t i l a d o r = 50 rps
3.0 2.8J. 2.4 — ’ 2,2-- ^ ü 2 fi C - 0) 1.8 O 1.4 1,2 • 1.0 60 40 O I-30 0)C E ■120 X3 c a> HlO ^ JO ■ Fig 19- Curvas c a r a c t e r í s t i c a s de P o t ê n c i a Pr es s ã o e R e n d i m e n t o total - S i s t e m a 3 R ot a ç ã o de ensaio do v e n t i l a d o r = 60 rps
6- E S T U D O DOS R ES U L T A D O S
6.1- C O M E N T Á R I O S
As curvas c a r a c t e r í s t i c a s ob tidas, como era de se esperar, têm o c o m p o r t a m e n t o dos v e n t i l a d o r e s c e n t r í f u g o s de pâs v o l t a das p a r a t r â s . Tal c o m p o r t a m e n t o se m a n t ê m sob todas as rota ções e ns aiadas, n o t a n d o - s e porem, que o r e n d i m e n t o c al c u l a d o em torno de 551, se s i t ua b e m a b a ix o do r e n d i m e n t o t e o r i c o p r o p r i o desses v e n t i l a d o r e s (73 a 83°s)®^. E m b o r a esta an al i s e não faça par te das p r o p o s i ç õ e s in ic ia is deste trabalho, d i s p e n s o u - s e a tenção e sp ec ia l ao d e s e m p e n h o a p r e s e n t a d o pelo. v e n t i l a d o r p a r a cada um a das ro ta ç õ e s ensa ia da s. A figu ra 20 a p r e s e n t a todas as curvas de r e n d i m e n t o c o r r e s p o n d e n t e s ãs r ot aç õe s de 40, 45, 50, 60 e 65 rps. Suas formas r e v e l a m p e q u e n o s a c r é s c i m o s com o au me nt o das rotações, p r e s s u p o n d o que a r o t a çã o ideal de t r a b a l h o do v e n t i l a d o r u l t r a p a s s a 65 rps.
P or outro lado, da a ná l i s e da curvas c a r a c t e r í s t i c a s , o b se r v a - s e c o n s i d e r á v e l d i s p e r s ã o nos ponto s pl ot a d o s . As t e n t a t i v a s p ar a m i n i m i z a r essa d i s p e r s ã o f o ra m inúmeras. E exemplo, a i nsta lação de u m e s t a b i l i z a d o r de v o l t a g e m {apêndice 2) na e n t r a d a do v a r i a d o r de v e l o c i d a d e s .
0 a p ê n d i c e 3 ap resenta, com detalhes, a c u r v a de a f e r i ç ã o do t o r q u í m e t r o . Os v a l o r e s c o r r e s p o n d e n t e s ã p r e c i s ã o dos demais a- p a r e l h o s de me di d a s , p o r sua vez, são e s p e c i f i c a d o s jã no c a p í t u l o 2. 1,8 1,6 $ 1,4 o "ü
1,2 «j)
O 1,0 ^ 0,8 0,6 Fig 21- C u r va m e d i a c a r a c t e r í s t i c a do v e n t i l a d o r p a r a os si st em as 1, 2 e 3 - (Rotação - 50 rps)- 3,0 - 2,8 - 2,6 - 2,4 - 2 , 2 $ - 2,0 O -1 .8 ü c <0) - 1.6 o CL - 1.4 - 1,2 V Q Z Q O ( m^/s ) Fig 22- C ur va m é d i a c a r a c t e r í s t i c a do v e n t i l a d o r p a r a os si stemas 1, 2 e 3 - (Rotação - 60 rps)
E s t a a na l i s e revela, p a r a os r e s u l t a d o s ob t idos, a d i f i c u l d a d e de se e s t a b e l e c e r com b o a p r e c i s ã o as di f e r e n ç a s q u a n t i t a t i v a s a p r e s e n t a d a s p e lo s si st e m a s 2 e 3 , r e l a t i v a m e n t e ao s i s t e m a 1 . En tr e t a n t o , pa ra um a m e s m a rotação, p l o t a n d o t o dos os p o n t o s c o r r e s p o n d e n t e s s obre u m ú n ic o g rá fico, é p o s sível v e r i f i c a r a t e n d ê n c i a das curvas c a r a c t e r í s t i c a s dos três sistemas. Tal p r o c e d i m e n t o v i s a obter, p o r a n t e c i p a ç ã o , u ma com p a r a ç ã o q u a l i t a t i v a dos três sistemas.
Ass im , r eu n i n d o - o s so bre cada g r a f i c o ,c o r r e s p o n d e n t e a r o tação ensaiada, as figuras 21 e 22 m o s t r a m as curvas, r e s p e c t i v a m e n t e p a r a 50 e 60 rps.
Da aná li se das figuras 21 e 22, o b s e r v a - s e que, p r a t i c a mente, i n e x i s t e m d i f e r e n ç a s s i g n i f i c a t i v a s e ntre os si st e m a s 2 e 3 . Ob se r v a - s e , ainda, p a r a as vazões m a i o r e s do ve nt il ad or , d i f e r e n ç a s s i g n i f i c a t i v a s entre os si st e m a s 2 e 3, r e l a t i v a m e n t e ao s i s t e m a 1 .
Fi na lmente, p o d e - s e a f i r m a r com a nt ec ip aç ão , que os r e s u l t ados d i f e r e m da r e f e r ê n c i a b i b l i o g r á f i c a [06], onde o s i s t e m a 2 ë tomado como b o a i n s t a l a ç ã o e o s i s t e m a 3, como uma má i n s t a l aç ão do ve n t i l a d o r . A m bo s os sistemas se e q u i v a l e m e p o d e m r e p r e s e n t a r , sem g r an d e s d i f er en ça s, i n s t a la çõ es s a t i s f a t ó r i a s do ve nt i l a d o r , No i te m 6.3 são cal cu la do s, e st u d a d o s e r e p r e sentados, na fo rma de tabelas ou gráfic os , os val or es r e p r e s e n t ativos das d i f e r e n ç a s q u a l i t a t i v a s e q u a n t i t a t i v a s dos s i s t e mas 1, 2 e 3.
6.2- D I S P E R S Ã O DOS R E S U L T A D O S
A d i s p e r s ã o dos r e s u l t a d o s foi a n a l i s a d a sob três aspectos distintos: p r i m e i r a m e n t e foi a p r e s e n t a d a uma a n á l i s e e s t a t í s t i ca aplicada, d i r e t am en te , ãs m e d i d a s e fetuadas no la bo ra to ri o, em p o n t o s a r b i t r a r i a m e n t e es c o l h i d o s das curvas c o r r e s p o n d e n t e s ao s i s t e m a 1 e 60 rps {apêndice 6 ); na s e q u ê n c i a ê a p l i c a d o o
m é t o d o da r e g r e s s ã o l i n e a r aos p o n t o s de p o t ê n c i a e p r e s s ã o t o tal r ef e r e n t e s , também, ao s i s t e m a 1 e 60 rps [apêndice 6)-, fj^ n al me nt e , n es t e item, é c a l c u l a d a a d i s p e r s ã o m a x i m a dos v a l o res obtidos de p o t ê n c i a e p r e s s ã o total, r e l a t i v a m e n t e ã c urva m é d i a a j u s t a d a m a n u a l m e n t e {capitulo 5). 3.0 2.8 ^ 2.5 ^ 2.4 o 2v2 G c 2.0 «u 1.8 a 1.6
Fig 23- D i s p e r s ã o sobre as curvas de p o t ê n c i a e p r e s s ã o total (Sistema 1 - R ot a ç ã o 60 rps)
Os va lo re s r e p r e s e n t a t i v o s d e s t a d i s p e r s ã o são aval ia do s pa ra as curvas c a r a c t e r í s t i c a s c o r r e s p o n d e n t e s ao s i s t e m a 1 e ro tação de 60 rps {fig 23).
A d e f i n i ç ã o e o t r a ç a d o das linhas que l i m i t a m a d i s p e r s ã o m á x i m a nos v a l o re s de p o t ê n c i a e p r e s s ã o total, foi p r e c e d i d a de
