EDITAL DO TRABALHO DA DISCIPLINA MEDIÇÕES TÉRMICAS Torre de resfriamento Edição 2017/2

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA DE ENGENHARIA ENGENHARIA MECÂNICA E DE ENERGIA ENG03108 Medições Térmicas (Energia e Fenômenos de Transporte) Profs. Alexandre V. de Paula, Cirilo S. Bresolin e Paulo S. Schneider EDITAL DO TRABALHO DA DISCIPLINA MEDIÇÕES TÉRMICAS Torre de resfriamento Edição 2017/2 1. Apresentação O presente edital apresenta o objetivo, as diretrizes e o método de avaliação do trabalho proposto na presente edição da disciplina, que versa sobre torres de resfriamento ar-água Estes dispositivos são destinados à troca de calor entre uma corrente de ar e outra de água, transferindo calor entre elas, com ou sem mistura. O trabalho é o mesmo para todos os integrantes da disciplina, e deverá ser apresentado por grupos de 2 (dois) alunos da mesma turma, ou excepcionalmente individualmente. Estão previstos 3 (três) eventos de avaliação: 2(dois) experimentais e a redação de um relatório. As datas dos eventos de avaliação estão na seção 3 deste edital. 2. Objetivo do Trabalho 2.1 Objetivo geral O trabalho proposto para a presente edição da disciplina é dedicado à concepção, construção, avaliação, monitoramento e modelagem física e matemática de uma torre de resfriamento, doravante chamado de PROTÓTIPO. 2.2 Objetivos específicos - Ler as temperaturas de entrada e saída da corrente de água que escoa pelo PROTÓTIPO, bem como a vazão mássica; - Ler a temperatura de bulbo úmido e de bulbo seco da corrente de ar na saída da torre de resfriamento. - Realizar as leituras de temperatura e vazão mássica do PROTÓTIPO com o auxílio de um microprocessador ARDUINO, que é uma plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre; - Apresentar as grandezas medidas no próprio ARDUINO, através de um periférico de visualização a ele conectado, independente do auxílio de um computador; - Ensaiar o PROTÓTIPO em uma bancada experimental construída no Laboratório de Aplicações em Energia e Fenômenos de Transporte LAEFT, seguindo a sequência prevista no cronograma da disciplina; - Realizar a analise de incerteza das medidas. - Desenvolver um modelo físico e matemático capaz de prever a vazão de ar e efetividade do PROTÓTIPO ensaiado em laboratório e comparar a vazão calculada e com a medida no laboratório

2 - Elaborar um relatório do trabalho, seguindo as indicações do item Eventos de avaliação Os PROTÓTIPOS serão ensaiados na bancada de testes instalada no LAEFT, descrita esquematicamente na próxima figura. Figura 1. Bancada de testes do Laboratório LAEFT Torre Entrada de ar Bomba A água circula através do circuito fechado usando uma bomba fornecida pelo laboratório. O ar ambiente é admitido na bancada pelo ventilador. O ventilador será fornecido pelo LAEFT. O PROTÓTIPO deverá ter uma conexão de 100mm de diâmetro para a mangueira de insuflamento de ar. Essa conexão deverá ficar na parte inferior da torre, mas acima do nível d água. Verificar a conexão antes da avaliação 02. As avaliações experimentais previstas para essa bancada serão efetuadas na seção de testes, que poderá no máximo ser de 1200 mm de altura e 400 mm de base. A bancada irá fornecer a corrente de água para o PROTÓTIPO. As medidas que serão fornecidas pela bancada são: -Vazão mássica do ar. -Temperaturas de bulbo seco e úmido do ar quente na entrada do protótipo. As medidas a serem fornecidas pelo ARDUÍNO: -Temperaturas na entrada e saída da corrente de água. -Vazão mássica de água. -Temperaturas de bulbo seco e úmido da corrente de ar na saída. O conteúdo das avaliações é apresentado a seguir: 3.1. Avaliação #1- Medição das temperaturas das correntes. DATA: 07/11/2017 até 09/11/2017 Os grupos devem se concentrar na calibração dos sensores para medição das temperaturas da corrente de ar e de água em um pequeno trecho de tubo PVC que se encaixa na bancada de ensaios. As grandezas de interesse devem obrigatoriamente serem lidas. Os requisitos mínimos dessa etapa são:

3 Leitura com 4 (quatro) sensores de temperatura de livre escolha conectados à plataforma ARDUINO; Aquisição dos dados usando um ARDUINO e mostrá-los em um display, dispensando o auxílio de um computador conectado; Expressão da exatidão da medição das grandezas para diferentes valores, tomando como referência os valores apresentados pela bancada Entrega de uma curva de calibração impressa dos sensores para diferentes pontos de temperatura Também será avaliada organização do grupo e robustez do PROTÓTIPO na hora do experimento. Haverá penalização na nota se no momento do experimento o PROTÓTIPO apresentar mal funcionamento. Para isso não ocorrer, o grupo deve se preocupar em fazer uma montagem robusta, a fim que problemas não ocorram Avaliação #2- Ensaio do PROTÓTIPO e comparação com o modelo físico. DATA: 19/12/2017 até 21/12/ Leitura com os sensores de temperatura das correntes de água e de ar Leitura da vazão mássica do escoamento da corrente de água. Sua calibração poderá ser feita usando um dos métodos diretos de calibração de vazão Aquisição dos dados usando um ARDUINO e mostrá-los em um display, dispensando o auxílio de um computador conectado; Expressão da exatidão da medição das grandezas para diferentes valores, tomando como referência os valores apresentados pela bancada Entrega de uma curva de calibração impressa do sensor de vazão Também será avaliada organização do grupo e robustez do PROTÓTIPO na hora do experimento. Haverá penalização na nota se no momento do experimento o PROTÓTIPO apresentar mal funcionamento. Para isso não ocorrer, o grupo deve se preocupar em fazer uma montagem robusta, a fim que problemas não ocorram Avaliação #3 Relatório DATA: 27/07/2017 Os grupos deverão elaborar um relatório técnico do trabalho realizado, contendo os seguintes itens: Modelagem física e matemática do PROTÓTIPO; Comparação da vazão mássica de ar calculada e a vazão de ar medida na bancada do laboratório. Apresentação dos resultados, suas incertezas, comentários e conclusões. O relatório técnico deverá seguir as instruções e recomendações apresentadas em aula específica e disponíveis em um arquivo modelo (template) na página da disciplina. 4. Materiais

4 4.1. Materiais disponibilizados pelo LAEFT: Obrigatório As bancadas de ensaio instrumentadas, conforme mostrado na Figura 1. Multímetros de mão, manômetros, sensores de temperatura do tipo PT100. Ventilador para a corrente de ar da torre. Medida da vazão mássica de ar da torre Materiais de responsabilidade dos grupos: Todo o tipo de material necessário para a construção do PROTÓTIPO e da sua instrumentação, incluindo o ARDUINO, e miscelâneas como suportes, conexões, ligações, fiação elétrica, isolamentos, componentes elétricos, ou qualquer outro necessário para a execução do trabalho. 5. Avaliação A Nota final é dada por: Nota = A1 + 2A2 + A3 4 - Será dada nota nula para o grupo que não entregar o trabalho ou se ele não funcionar; - Na avaliação 01, os valores de temperatura serão avaliados em comparação com os de referência da bancada (PT100). Se os valores lidos possuírem uma diferença máxima inferior ou igual a 2%, será atribuída nota máxima (10.0) nesse item. Para valores lidos com diferença relativa maior que 12%, será atribuída nota nula (zero). Valores lidos com diferença relativa entre 2% e 12% serão linearizados para atribuição de nota. A diferença relativa será avaliada em o C. - Na avaliação 02, será calculada a efetividade do protótipo e a vazão mássica de ar. - O modelo físico deverá prever a efetividade. Se os valores lidos possuírem uma diferença relativa máxima inferior ou igual a 10%, será atribuída nota máxima (10.0) nesse item. Para valores lidos com diferença relativa maior que 30%, será atribuída nota nula (zero). Valores lidos com diferença relativa entre 10% e 30% serão linearizados para atribuição de nota. - Caso o aluno não atinja média 6.0 poderá fazer uma recuperação da nota, através da reexecução do experimento final. Neste caso, a nota final Nf será calculada por Nf = 0.4 Média semestre Nota recuperação 6. Observações finais Caso for necessário, este edital poderá ser reeditado a qualquer momento pelos professores da disciplina, ficando a cargo dos alunos verificarem as atualizações na página da disciplina. Os trabalhos dos colegas dos semestres anteriores poderão ser consultados na página da disciplina (

5 Casos omissos ou eventuais problemas serão decididos pelos professores da disciplina. No dia previsto no calendário da disciplina, todos os grupos entregarão e montarão seus protótipos na bancada. Os experimentos serão apresentados aos professores da disciplina ao longo do horário de aula, com a participação obrigatória dos integrantes do grupo.