MANUAL BANCADA VENTILADOR CENTRÍFUGO

Transcrição

1 MANUAL BANCADA VENTILADOR CENTRÍFUGO Outubro de 2016

2 Índice 1. Introdução Regras de segurança gerais de utilização do LAVAC Regras de segurança específicas na utilização da instalação experimental Obrigatoriedades na utilização da instalação experimental Perigos na utilização da instalação experimental Procedimentos experimentais Experiência nº Objetivos da experiência Descrição da instalação Lista da instrumentação Procedimento experimental Bibliografia Anexos Lista de Figuras Figura 1 Desenho esquemático do ventilador... 8 Figura 2 Asa de Debimo... 9 Figura 3 Anel de Pressão Figura 4 - Transdutor de Pressão DWYER Figura 5 Transdutor de pressão KIMO Manual_BVC_v02_ Página 2 de 15

3 1. Introdução A Instalação da Bancada de foi construída no laboratório AVAC, tendo como principais vetores orientadores, a realização de ensaios de ventiladores centrífugos, o estudo de escoamentos internos de ar e a determinação do caudal de ar através da via experimental. Manual_BVC_v02_ Página 3 de 15

4 2. Regras de segurança gerais de utilização do LAVAC a) Não é permitida a entrada de alimentos e outros objetos impróprios na EA; b) Não é permitido o registo de imagem ou áudio sem autorização prévia do Diretor da EA; c) É obrigatória a utilização do equipamento de proteção padrão, de acordo com o indicado na tabela 2 do anexo I do Regulamento das Estruturas de Apoio do Departamento de Engenharia Mecânica; d) É obrigatória a utilização do equipamento de proteção adicional requerido por determinados equipamentos, de acordo com o indicado no respetivo procedimento e na sinalética do equipamento; e) Não é permitido o uso de determinado vestuário e outros adereços que ponham em risco a integridade física dos utilizadores ou a de terceiros, de acordo com o indicado na tabela 3 do anexo I do Regulamento das Estruturas de Apoio do Departamento de Engenharia Mecânica; f) É obrigatório o cumprimento das proibições adicionais aplicadas a determinados equipamentos, de acordo com o indicado no respetivo procedimento; g) É obrigatória a leitura dos procedimentos dos equipamentos antes da execução dos respetivos trabalhos; h) É obrigatório respeitar a sinalização de segurança afixada junto ao espaço de trabalho; i) É obrigatório respeitar as áreas de segurança delimitadas e manter livres os locais de passagem; j) Todos os meios disponíveis devem ser usados corretamente, e mantidos limpos e organizados após a sua utilização; k) Todas as anomalias detetadas devem ser imediatamente reportadas ao Docente e/ou Pessoal Técnico da EA; l) Podem ser impostas restrições de acesso a utilizadores que não cumpram estas regras. Manual_BVC_v02_ Página 4 de 15

5 3. Regras de segurança específicas na utilização da instalação experimental a) Antes de iniciar qualquer trabalho no laboratório, deve ler o manual fornecido para cada equipamento; b) Não deverá realizar a experiência sozinho; c) Antes de iniciar o funcionamento da instalação deverá tomar conhecimento do modo de paragem em caso de emergência; d) Antes de executar as medições experimentais, deve saber exatamente quais os resultados experimentais que lhe interessam obter e seguidamente realizar as experiências; e) Deverá ser cuidadoso(a) quando utiliza a bancada ventilador centrífugo; f) Utilize os equipamentos portáteis de medição, única e exclusivamente, para o fim a que se destinam; g) Não exceda as condições máximas de operação do ventilador centrífugo especificadas nos catálogos: temperatura, pressão, velocidade, etc. (a posição do registo de caudal deve encontrar-se sempre dentro dos 2 parafusos batentes). h) Se verificar algo de anormal na utilização do ventilador centrífugo, não hesite em comunicar ao técnico do laboratório; i) Certifique-se que desligou a bancada quando concluir o ensaio experimental Obrigatoriedades na utilização da instalação experimental Obrigatório o uso de bata; Obrigatório o uso de protetores auditivos; Obrigatório desligar a alimentação elétrica no final do procedimento experimental. Manual_BVC_v02_ Página 5 de 15

6 3.2. Perigos na utilização da instalação experimental Não estão identificados perigos específicos na utilização da instalação experimental. Manual_BVC_v02_ Página 6 de 15

7 4. Procedimentos experimentais 4.1. Experiência nº Objetivos da experiência Determinação das curvas desempenho do ventilador a. Determinação da variação da pressão estática com a variação de caudal de ar. b. Determinação da variação do rendimento hidráulico com a variação do caudal de ar. c. Determinação do rendimento mecânico em função da variação do caudal de ar. d. Determinação do rendimento elétrico em função da variação do caudal de ar. Medição do caudal de ar a. Medição do caudal de ar através da asa de Debimo b. Medição do caudal de ar através do anemómetro de fio quente e cone. c. Medição do caudal de ar através do anemómetro de hélice. Calibração e incerteza experimental a. Calibração da asa de Debimo com o anemómetro de fio quente. b. Calibração dos transdutores de pressão com o manómetro inclinado. c. Determinação da incerteza experimental na medição do caudal e na medição da pressão estática Descrição da instalação A bancada de ensaios é composta por uma caixa de ventilação IMOFA HE 250. Tem como componentes principais um motor trifásico e um ventilador centrífugo que estão ligados entre si através de uma transmissão de correias. O registo introduzido na conduta de saída do ar serve para variar a perda de carga variando assim os sinais adquiridos. Manual_BVC_v02_ Página 7 de 15

8 Figura 1 Desenho esquemático do ventilador Lista da instrumentação Asas de Debimo Sensores óticos (emissor de infravermelho e foto díodo) Anel de pressão estática Medição de corrente elétrica do motor Transdutor de pressão Transdutor de pressão com mostrador digital Tomada de pressão estática Placa de aquisição de sinais Asas de DEBIMO Função: medição de pressão dinâmica Características: quando associadas a um equipamento de medição de pressão diferencial, as asas de DEBIMO permitem registar valores de velocidade e de caudal de Manual_BVC_v02_ Página 8 de 15

9 instalações. É caracterizada pelo seu perfil em asa de avião que limita as perdas de carga (menor que 3%) e as turbulências. A distribuição dos orifícios de medição que permite o controlo do caudal médio (média das pressões diferenciais). Figura 2 Asa de Debimo Materiais: alumínio extrudido, com a placa de fixação em aço galvanizado. Temperatura de utilização: 100ºC (máximo de 210ºC) Pressão: máximo de 2 Bar em estática Sensores óticos Estes tipos de sensores são compostos por dois díodos, um díodo emissor de IR (emissor de infravermelhos) e outro díodo recetor de IR (foto díodo). Díodo ope5594a Função: díodo emissor de infravermelho quando diretamente polarizados, Características: Dissipação de energia: 150 mw Corrente direta: 100 ma Pulso de corrente direta: 1,0 A Manual_BVC_v02_ Página 9 de 15

10 Reverso de tensão: 5,0 V Temperatura de serviço: -25 ~ 85 C Temperatura de solda: 260 C Díodo op906 Função: este foto díodo recebe o sinal de infravermelho. Características: Tensão de rutura: 60 V Armazenamento e Faixa de Temperatura de Operação: -40ºC a +100ºC Temperatura de solda: 260º C Dissipação de energia: 100 mw Anel de pressão Função: medição de pressão estática. Características: este anel trata-se de um pequeno tubo colocado á entrada da conduta com o variador de caudal e que circunda as faces interiores da conduta. Possui quatro orifícios transversais á passagem do fluido. Material: Mangueira de plástico convencional. Número de orifícios: 4 Distribuição: orifícios distribuídos pela mangueira de forma a ficar um por cada secção da conduta. Manual_BVC_v02_ Página 10 de 15

11 Figura 3 Anel de Pressão Sensor de medição de corrente Função: mede a corrente que passa em cada fase para ser possível calcular a potência elétrica consumida Transdutor de pressão DWYER Função: O transdutor tem a função de receber um determinado valor de pressão, em mmch2o, no seu interior possui uma membrana que oscila consoante a pressão a diferença de pressão das duas entradas, esse diferencial é então transformado num sinal elétrico, que será tratado e utilizado pelo equipamento de monitorização. Características: Modelo número: 604A-1 Serviço: Ar e não combustíveis, gases compatíveis. Precisão: ± 2% da distância total de saída (Inclui linearidade, histerese e repetibilidade). Estabilidade: ± 1% F.S. / ano. Limites de temperatura: 0 a 140 F (-17,8 a 60 C). Limites de Temperatura compensada: F (-6,67 para Manual_BVC_v02_ Página 11 de 15

12 48,9 C). Limites de Pressão: 2 psig Efeito térmico: ± 0,025% FS / F (0,045% FS / C). Alimentação: VDC (2 fios *). Sinal de Saída: 4 a 20 ma. Consumo de Corrente: DC, 38 ma no máximo. Montagem: diafragma na posição vertical. Figura 4 - Transdutor de Pressão DWYER Transdutor de pressão KIMO com mostrador Função: O transdutor tem a função de receber uma pressão mecânica e transformar em um sinal elétrico, inclui um mostrador que indica a diferença de pressão entre as duas entradas. Este aparelho destina-se a medir baixas pressões e ou depressões. Características: O princípio de medição é baseado num transmissor constituído por uma ponte piezoresistiva implantado sobre um substrato silício e compensado por um conjunto de resistências ajustadas. Este circuito híbrido é ajustado a laser, e assegura a calibração e a compensação em temperatura. O transmissor é igualmente insensível à gravitação. Para compensar um eventual abatimento, os transmissores são equipados de uma electroválvula que permite recalcular o zero automaticamente à frequência definida. Caixa: PS CHOC - IP 40 Referência: CPA4-0SA2C Manual_BVC_v02_ Página 12 de 15

13 Escala: 0-50 ou Pa com zero central ou deslocado Precisão: ± 0,25 A / ± 0,15 mv Alimentação: 230 Vac Sinal de saída: 4-20 ma Relés: 4 Regulação de relés: teclado Dimensão: 317x90x115mm Tempo de resposta: 1 segundo (4 medições/seg) Figura 5 Transdutor de pressão KIMO Tomada de pressão estática Função: medição da pressão dinâmica na caixa de ventilação Características: tomada composta por um orifício na placa de superior da caixa de ventilação Placa de aquisição de sinais Função: permite adquirir todos os sinais captados pelos sensores e mostra-los através do LabView. Manual_BVC_v02_ Página 13 de 15

14 Procedimento experimental Ligar o ventilador centrífugo no quadro elétrico. Escolher um ponto de funcionamento do ventilador centrífugo através da regulação do registo de caudal e realizar o registo das grandezas físicas. Repetir o ponto anterior o número de vezes suficientes para a obtenção de um número de pontos representativos do funcionamento do ventilador centrífugo (a posição do registo de caudal deve encontrar-se sempre dentro dos 2 parafusos batentes). Desligar o ventilador centrífugo no quadro elétrico após o registo de todos os pontos pretendidos Bibliografia Fluid Mechanics Frank M. White, 7th Edition Copyright 2011, McGraw-Hill, ISBN: Fichas técnicas dos instrumentos de medição. Mecânica dos Fluidos Fundamentos e Aplicações, 1a Edição Yunus A. Çengel and John M. Cimbala Copyright 2008, McGraw-Hill, ISBN: Manual_BVC_v02_ Página 14 de 15

15 Anexos Manual_BVC_v02_ Página 15 de 15