EDITAL DE TRABALHO FINAL DA DISCIPLINA MEDIÇÕES TÉRMICAS edição

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA DE ENGENHARIA ENGENHARIA MECÂNICA E DE ENERGIA ENG Medições Térmicas (Energia e Fenômenos de Transporte) Prof. Paulo Smith Schneider e Cristiano Frandalozo Maidana EDITAL DE TRABALHO FINAL DA DISCIPLINA MEDIÇÕES TÉRMICAS edição Introdução O trabalho final da disciplina de Medições Térmicas edição terá como assunto a construção de um dispositivo para resfriamento evaporativo de uma corrente de ar, que será avaliado de forma competitiva, constituindo um concurso. 2 Descrição do Concurso 2.1 Objetivo principal O objetivo principal do trabalho é construir um resfriador evaporativo (RE) que diminua a temperatura de uma corrente de ar, que escoa a uma dada temperatura, umidade e vazão, doravante chamado de experimento. O experimento será acoplado a um sistema que fornece a corrente de ar úmida por meio de uma tubulação de uma bancada experimental construída no Laboratório de Estudos Térmicos e Aerodinâmicos (LETA). 2.2 Contexto do trabalho O controle da temperatura e umidade presente no ar ambiente é importante em várias áreas da engenharia, entre elas se destacam as aplicações industriais e de conforto térmico. Para isso, muitas vezes é necessária a utilização de sistemas mecânicos de resfriamento e/ou umidificação. Os REs são uma alternativa aos sistemas convencionais de compressão mecânica, pois demandam menos energia, embora consumam água para sua operação. Existem mais de 20 milhões de resfriadores evaporativos residenciais em todo o mundo, economizando aproximadamente 60 milhões de barris de petróleo/ano (Camargo, 2004). No Brasil, estima-se que a utilização de energia elétrica nas indústrias para a refrigeração/conservação de produtos aliada ao

2 conforto térmico de edificações pode chegar a 45% da energia consumida no país (EPE, 2007). 2.3 Condições do ensaio O experimento que será construído deverá reduzir a temperatura de uma corrente de ar em duas situações: a) estabilizada em torno de 40 C, com baixa umidade relativa e b) em um ponto de operação mais próximo da condição ambiente. A vazão do ar será de aproximadamente 20 l/s (velocidade do ar de 5 m/s normal à área do escoamento). O experimento deverá valer-se única e exclusivamente dos princípios de resfriamento evaporativo. Cada grupo deverá, obrigatoriamente, construir a) o experimento; b) um medidor de temperatura e umidade do ar na sua descarga; c) um medidor de vazão do ar. Esses instrumentos devem ser calibrados, pois serão comparados com os mesmos do Laboratório, instalados na bancada. O princípio de funcionamento e a forma construtiva do equipamento completo são de responsabilidade de cada grupo, e não serão aceitos trabalhos onde os experimentos sejam montados com equipamentos já existentes para o mesmo fim. Os trabalhos que não atenderem essa condição terão nota nula. na Figura 1. 3 Materiais O medidor será ensaiado em uma bancada experimental do LETA, mostrada Figura 1- Diagrama esquemático da bancada de ensaios do LETA. 2

3 Ar, succionado por um ventilador, escoa até a seção de teste por meio de uma tubulação, onde será instalado o resfriador e medidor construído por cada grupo. Esta tubulação possui um aquecedor elétrico, um sensor de temperatura/umidade relativa, um umidificador e um sensor de vazão do ar. O experimento deverá ser acoplado à bancada por meio de um flange já existente na bancada, de diâmetro de 100 mm, o mesmo da tubulação. Outro flange com as mesmas dimensões deverá ser previsto para a saída (ou descarga) do experimento, onde será colocado outro tubo para uniformizar as medidas dos diferentes grupos e realizar as medições do resultado esperado. Esse duto complementar será instrumentado pelo LETA, e poderá receber também a instrumentação dos grupos. 3.1 Materiais disponibilizados pelo LETA: Obrigatório A bancada de ensaio conforme mostrado na Figura 1. Todas as conexões de entrada e saída instaladas na bancada de ensaio são em plástico PVC de diâmetro de 100 mm; mesmo padrão de tubo utilizado para drenagem de água e resíduos, encaixe por meio de luvas. A bancada conta com uma luva a montante e outra a jusante do experimento. Sensores PT100 para leitura de temperatura e umidade Manômetro de tubo em U Facultativo Sistema de aquisição de dados de grandezas elétricas (tensão, corrente e resistência), composto por um multímetro multicanais e um computador. Multímetros de mão 3.2 Materiais de responsabilidade dos grupos: Todo o tipo de materiais necessários para a construção do experimento, incluindo miscelâneas tais como suportes, conexões, ligações, isolamentos, componentes elétricos, ou qualquer outro material necessário para a execução do trabalho diferente daqueles disponibilizados pelo LETA serão responsabilidade de cada grupo. 3

4 O experimento deverá ficar no laboratório após a apresentação. Caso contrário, a nota atribuída ao trabalho será anulada. 4 Ensaios Nenhum ensaio experimental no LETA poderá ser realizado sem a supervisão do pessoal responsável pelo Laboratório. O experimento e seus acessórios de medição poderão ser calibrados com o sensor de umidade relativa/temperatura montado na bancada de ensaios (sensor de referência) e montados a jusante da tubulação (Figura 1). O posicionamento e fixação dos medidores na bancada serão de responsabilidade dos alunos. Os grupos deverão realizar agendamento prévio de horário para a montagem, estudo e calibração dos seus medidores ou resfriadores, respeitando os horários estabelecidos. 5 Grupos Os trabalhos podem ser realizados individualmente ou em grupos, de no máximo 3 componentes. 6 Avaliação No dia 09 de JULHO todos os grupos entregarão os relatórios do trabalho no início da aula, juntamente com seus experimentos, de forma organizada. Os ensaios serão apresentados aos professores da disciplina ao longo de todo o dia (podendo se entender por mais dias, caso necessário), com a participação obrigatória de pelo menos um dos integrantes do grupo e a presença opcional dos demais colegas da disciplina. As apresentações seguirão uma agenda, marcada no início dessa aula, de comum acordo com todos os colegas. Na ocasião, cada grupo terá o tempo máximo de 30 minutos de apresentação. O tempo de funcionamento do resfriador será de mínimo 5 (cinco) minutos. 4

5 Critérios de avaliação 1) Redução de temperatura ( T): maior redução de temperatura medida entre a entrada e a saída do experimento 2) Vazão: menor perda de carga entre a entrada e a saída do experimento (menor perturbação na vazão de ar). É vetado o uso de ventiladores externos auxiliares. 3) Qualidade de medição do estado do ar na saída: o valor da temperatura, umidade e vazão medidos pelos grupos serão comparados com os instrumentos de referência da bancada. Os grupos deverão expressar a incerteza de medição de suas medidas 4) Relatório Técnico: qualidade do relatório escrito. calculada por Serão dadas notas de 0 a 10 para cada um dos critérios e a nota final NF será = O Critério 4 será usado para desempate entre as notas dos grupos. Todos os medidores construídos deverão obrigatoriamente permitir a leitura do valor medido (temperatura, umidade e vazão de ar). 7 Notas: 1) Os alunos da equipe colocada em primeiro lugar terão conceito A na disciplina, independentemente das notas anteriores em provas. Sucessivamente, os segundos e terceiros colocados terão conceito B e C, respectivamente, caso não somem notas maiores no processo convencional de avaliação. Prevalecerá o maior valor. Os demais alunos levarão a nota do presente trabalho como terceira avaliação da disciplina. 2) Os medidores prontos deverão ser testados obrigatoriamente na bancada de ensaios, e qualquer outra alternativa não será considerada. 3) Caso for necessário (devido a problemas técnicos com a bancada experimental ou com o fim de esclarecer dúvidas), este edital poderá ser editado a qualquer momento pelos professores da disciplina, ficando a cargo dos alunos verificarem no website da disciplina ( as possíveis modificações deste edital. 5

6 Os trabalhos dos colegas dos semestres anteriores poderão ser consultados na página da disciplina ( disciplina. Casos omissos ou eventuais problemas serão decididos pelo professor da Bibliografia: Camargo, 2004; Resfriamento evaporativo: poupando a energia e o meio ambiente; Revista Ciências Exatas, Taubaté, v. 9/10, n. 1-2, p , EPE, 2007 Plano Nacional de Energia 2030; Material acessado em 29/01/2013 disponível em : 6