METODOLOGIA DE CALIBRAÇÃO DE SISTEMA DE MEDIDA DE PRESSÃO EM TÚNEIS DE VENTO

VI CONGRESSO NACIONAL DE ENGENHARIA MECÂNICA VI NATIONAL CONGRESS OF MECHANICAL ENGINEERING 18 a 21 de agosto de 2010 Campia Grade Paraíba - Brasil August 18 21, 2010 Campia Grade Paraíba Brazil METODOLOGIA DE CALIBRAÇÃO DE SISTEMA DE MEDIDA DE PRESSÃO EM TÚNEIS DE VENTO Filipe Moraes de Souza, filipesouza@hotmail.com 1 Pedro José de Oliveira Neto, pjdoet@iae.cta.br 2 Alcides Rocha da Silva, arocha@iae.cta.br 2 Daiel Simão Alves Lima, daiel@iae.cta.br 2 Maria Luísa Collucci da Costa Reis, mluisareis@iae.cta.br 2 João Batista Pessoa Falcão Filho, jb.falcao@ig.com.br 2 1 ETEP Faculdades, Av. Barão do Rio Braco, 882, São José dos Campos, SP 2 IAE Istituto de Aeroáutica e Espaço, Praça Mal. Eduardo Gomes, 50, São José dos Campos, SP, 12228-904 Resumo: Para a realização de esaios em túeis de veto, é comum a técica de medição de pressão em superfícies, através do uso de pequeos orifícios de tomadas de pressão ormais à superfície que, devidamete coectados a trasdutores de pressão, permitem a determiação da distribuição de pressão sobre a superfície. Os gradietes de pressão variam em relação ao regime de velocidade, com difereças de até 5.000 Pa, em escoametos tipicamete subsôicos, chegado a 80.000 Pa, em escoametos de alta velocidade (trasôicos e supersôicos). Desta forma, os trasdutores de pressão usados devem ser calibrados, com determiação de icertezas correlacioadas, para as faixas de operação compatíveis com as medidas físicas a serem observadas, para que se possa garatir a qualidade dos esaios. Iicialmete é descrito o sistema de aquisição de dados empregado o Túel Trasôico Piloto (TTP) do Istituto de Aeroáutica e Espaço (IAE), desde os trasdutores utilizados até o programa desevolvido em plataforma LabView. Em seguida, são descritos os passos que resumem a metodologia empregada para a calibração do sistema de medida de pressão. São apresetadas as pricipais características do dispositivo laboratorial empregado e do medidor de pressão utilizado como referêcia, e também as características dos dois módulos de aquisição com 16 caais de pressão cada, que são o objeto da presete calibração. Cada um dos 32 trasdutores é submetido a uma pressão cohecida e estável, cuja resposta em milivolts é tomada a média para cerca de 100 varreduras e é feita a correlação com o valor da pressão utilizada. A pressão de referêcia é modificada para vários valores, detro da faixa de iteresse, e os dados obtidos são submetidos a um ajuste de curva para determiação da melhor fução de calibração, buscado-se um erro quadrático míimo. Palavras-chave: calibração, teste experimetal, trasdutor de pressão, túel de veto. 1. INTRODUÇÃO O TTP (Túel Trasôico Piloto do IAE, Istituto de Aeroáutica e Espaço) é uma versão em escala reduzida (1:8) do projeto de um túel trasôico idustrial. A Figura 1 mostra o esquema do circuito aerodiâmico do túel, destacado seus pricipais compoetes. O túel possui seção de teste de dimesões 0,30 m 0,25 m 0,81 m, com faixa de úmero de Mach de 0,2 a 1,3, com pressurização do circuito de 0,5 bar a 1,2 bar, e é operado cotiuamete por um compressor pricipal axial de dois estágios com potêcia de 830 kw. O túel é também dotado de um sistema auxiliar de ijeção que tem operação itermitete combiada com o compressor pricipal para ampliar o evelope operacioal. Todos os compoetes do circuito aerodiâmico trabalham jutos a fim de obter codições desejáveis da velocidade do escoameto, pressão e temperatura a seção de testes, matedo estáveis os úmeros adimesioais de Mach e de Reyolds. Desta maeira, o TTP é uma ferrameta apropriada para a extrapolação de características aerodiâmicas do modelo esaiado o túel às codições reais de vôo para codições em regime permaete (Pope e Goi, 1978). A seção de teste é evolvida pela câmara plea, ode a pressão é ajustada para cotrolar o fluxo da massa que é extraída através de fedas logitudiais em suas paredes. Na Figura 1 podem-se ver os elemetos iteros à câmara plea (primeira gargata, seção de testes, flapes, seguda gargata e seção dos ijetores). Vários sub-sistemas e compoetes operam, us maualmete outros automaticamete, de forma cojuta a se obter uma distribuição de propriedades o mais uiforme possível a seção de testes do túel, para cada tipo e atitude do modelo testado. Algus deles são o cotrole da rotação do compressor pricipal, a geometria da primeira gargata, o âgulo de alihameto das paredes e a razão de área aberta das fedas da seção de testes, o âgulo dos flapes, a taxa de extração forçada da câmara

plaa, a posição da seguda gargata, os parâmetros do sistema de ijeção, e o fluxo de água o trocador de calor (Falcão Filho e Mello, 2002, Davis et al., 1986). Seção de Testes Flapes Primeira Gargata Cotração Seguda Gargata Câmara de Traquilização Difusor de Alta-Velocidade Ijetores Câmara Plea Trocador de Calor Compressor Pricipal Figura 1. Esquema do circuito aerodiâmico do TTP. O TTP está realizado atualmete dois projetos para esaios de veículos de sodagem do IAE (VS-30 e VS-40), e espera-se uma maior demada de esaios a partir de agora (Falcão Filho et al., 2009). O presete trabalho cotribui para o aumeto da produtividade do túel, pela redução do tempo dos esaios e aumeto da cofiabilidade os resultados. Em esaios realizados em túeis de veto, as pressões em diferetes potos do túel e sobre o modelo são medidas para diversos esaios, por exemplo, com o propósito de determiação do úmero de Mach esses potos de medida. Para isso são utilizados módulos de pressões, que com vários sesores de pressão, medem em diversos potos, por meio de uma varredura dos caais. O desempeho dos módulos é de grade importâcia já que a cotribuição das pressões medidas para a icerteza total dos coeficietes aerodiâmicos do esaio é sigificativa. O tempo de uso, e outros fatores, como mudaças de temperatura, ifluêcia de histerese etc., podem cotribuir os desvios observados as medições feitas pelos sesores dos módulos de pressão e, para compesar essas ifluêcias, calibrações frequetes são ecessárias. Em túeis de veto isto ocorre, muitas vezes, durate a campaha de esaios (Pope e Goi, 1978). O propósito da calibração é forecer os coeficietes da curva de calibração que relacioam as gradezas medidas. Para a calibração, pressões cohecidas são forecidas para o levatameto das características de calibração liear dos sesores de cada caal do módulo. Os parâmetros da modelagem matemática são avaliados empregado o método de ajuste por míimos quadrados. As experiêcias foram feitas com os módulos de pressão diferecial tipo PSI (da firma orte americaa, Esterlie Pressure Systems, PSI (2000)), que são utilizados os esaios do TTP. Em particular, o processo aqui proposto permite que a calibração seja realizada com os módulos o local de utilização os esaios do túel, com as mesmas coexões e cablages, o que garate uma cofiabilidade maior para os resultados obtidos durate os esaios o túel. 2. METODOLOGIA Basicamete a metodologia aplicada para a calibração de sesores de pressão é feita por comparação de leituras etre o sesor a ser calibrado e um sesor cosiderado como referêcia. Em geral, o que difere etre os processos é a forma como é aplicada a pressão, se por meio de uma fote de pressão (por exemplo, por uma válvula reguladora ou um reservatório) ou por meio de peso morto sobre um pistão que gera a pressão ecessária a liha comum (ISA, 1980). No presete caso faz-se uso de uma pressão armazeada um reservatório de dimesão suficiete para que a pressão possa ser cosiderada estável durate as medidas. 2.1. Modelagem Matemática Para cada valor de pressão medido e para cada caal, as saídas dos trasdutores de pressão são lidas 100 vezes e o valor médio e desvio padrão são calculados por Xi X =, (1) i= 1

S X = (X X) = 1. (2) 1 i i 2 Nas Eqs. (1) e (2), correspode ao úmero de aquisições de leitura de saídas elétricas forecidas pelas potes de Wheatstoe, X i é o valor do sial de saída da i-ésima varredura e X é o valor médio das leituras. A correlação etre os valores de pressão e os siais de tesão emitidos pelas saídas dos trasdutores de cada caal foi obtida calculado-se o quadrado do coeficiete de correlação através da equação: r 2 = ( X X)( Y Y) i 1 2 ( X X) ( Y Y) i= 1 i= 1 2 2 =. (3) Na Eq. (3), X correspode aos valores dos siais elétricos de saídas das leituras e Y correspode aos valores de pressão. Seguido a metodologia de ajuste por míimos quadrados descrita em Press et al. (1992), uma curva de calibração é ajustada para cada caal do módulo de pressão. A icerteza do valor da tesão calculada através da equação da curva de calibração é obtida através da equação: u 2 2 2 2 2 2 V a b x + = u + P u + b u 2 [P u(a, b)]. (4) Na Eq. (4), uv é a icerteza do valor calculado da tesão (V), P é o valor da pressão, a e b são os coeficietes (liear e agular, respectivamete) da curva de calibração. 2.2. Istalação Utilizada A Figura 2 mostra o esquema da istalação utilizada a calibração, composta por um reservatório, três válvulas de cotrole mauais, distribuidores de pressão, módulos de sesores de pressão, medidor de pressão de referêcia e sistema de aquisição/cotrole por micro-computador. As ligações peumáticas foram realizadas por meio de tubos flexíveis de silicoe com diâmetro itero de 1 mm e diâmetro extero de 3,5 mm. O ar comprimido que é gerado o sistema de ar de serviço do TTP é tratado para garatir iseção de óleo e água e é admitido para o reservatório de pressão através da válvula V1. Depois que a pressão é ajustada e estabilizada, a válvula V2 é aberta para que a pressão seja forecida a cada trasdutor de pressão itero aos módulos de pressão, os quais forecem saída aalógica em V para o sistema de aquisição/cotrole de dados. A válvula V3 é utilizada para liberar o ar para a atmosfera, despressurizado o sistema, quado ecessário. Para a calibração, a pressão cosiderada padrão o sistema é lida pelo medidor de pressão absoluta de referêcia. Sistema de ar tratado V1 Reservatório de ar comprimido V2 Módulos PSI Microcomputador de aquisição de dados Distribuidor de Pressão 1 Distribuidor de Pressão 2 V3 Atmosfera Medidor de Pressão de Referêcia Figura 2. Esquema do sistema de calibração.

A Figura 3 mostra fotos de algus dos compoetes empregados a motagem do esquema da Fig. 2. Nos próximos sub-ites serão descritas as pricipais características técicas dos compoetes apresetados a figura. (a) (b) (c) Figura 3. Fotos do reservatório (a), módulo de pressão PSI (b) e medidor de pressão de referêcia (c). 2.2.1. Reservatório de Pressão A utilização de um reservatório de pressão foi ecessária para mater a pressão estável durate as medidas (Fig. 3(a)). Desta forma, evitam-se variações de pressão causadas por evetuais vazametos de ar as coexões, variações de temperatura e acomodação das partes mecâicas aos ovos valores de pressão ajustados. O reservatório costruído em aço, tem forma cilídrica, com tampos chatos soldados, com capacidade omial de 11,35 litros e pressão de trabalho máxima de 6,9 bar. 2.2.2. Módulos PSI O TTP dispõe de dois módulos modelo ESP-16BP da firma Esterlie Pressure Systems (PSI, 2000) com 16 caais de pressão em cada módulo (Fig. 3(b)). Os módulos são compostos de sesores para aquisição de dados de pressão diferecial, com alta exatidão, que varrem os 16 trasdutores de pressão, com elemeto sesor de silício, cujas saídas aalógicas são multiplexadas detro dos mesmos. Cada módulo pode ser edereçado por meio de um código biário de 4 bits, com taxas de até 20.000 leituras por segudo e sial digital de leitura por meio de um código biário de 12 bits. As saídas aalógicas são amplificadas iteramete para forecer saída padrão com fudo de escala de +/ 2,5 VDC. Os módulos possuem válvula itera que permite aos trasdutores serem calibrados durate a utilização. Etretato, com o ituito de reproduzir o mais fielmete possível o processo que ocorre durate a operação ormal dos módulos, adotou-se aplicar pressão diretamete as 16 tomadas de pressão. Todo o sistema de aquisição de dados é cotrolado e moitorado por programa desevolvido em plataforma LabView em micro-computador. A calibração cosiste em aplicar várias pressões cohecidas, por meio da leitura do medidor de pressão de referêcia, que são comparadas com as leituras dos módulos, para levatameto das características de calibração liear de cada um dos sesores. 2.2.3. Medidor de Pressão de Referêcia O medidor de pressão de referêcia empregado é o de fabricação TESTO (Testo, 2002), que é firma tradicioal em istrumetos de precisão, modelo 0560 5273, com leitura de pressão absoluta, a faixa de leitura de 0 Pa a 2 10 5 Pa, com precisão de +/ 100 Pa, resolução de 100 Pa e sobre-pressão limite de 3 10 5 Pa (Fig. 3(c)). 2.2.4. Distribuidores de Pressão Para aplicação da pressão do reservatório as tomadas dos módulos, foram cofeccioados dois distribuidores de pressão com 18 caais cada, todos iterligados. A Figura 4 apreseta o esquema e a foto do distribuidor de pressão mostrado as passages iteras. Os distribuidores de pressão foram cofeccioados a partir de blocos de alumíio,

cujas ligações iteras foram feitas por brocas de furação e colados tubos capilares. Depois de protos, os distribuidores foram submetidos a testes de estaqueidade e pressão. (a) (b) Figura 4. Distribuidor de Pressão: (a) esquema das ligações iteras (b) foto do mesmo. 2.2.5. Sistema de Aquisição/Cotrole Os equipametos utilizados para a aquisição de dados e o cotrole dos módulos são: um microcomputador com programa Labview, dois módulos de pressão diferecial (ESP-16BP) da firma PSI, com fudo de escala de +/ 10 psi (+/ 69 kpa), com 16 caais cada, e uma placa de aquisição de dados ATMIO 16X de 12 bits, do fabricate Natioal Istrumets (NI, 1994). A Figura 5 mostra um esquema do sistema de aquisição de dados utilizado. Os dados adquiridos são os siais de pressão proveietes de sesores piezo-resistivos dos módulos de pressão. Os piezo-resistores são coectados a uma pote de wheatstoe, cofigurada para gerar uma tesão de saída diretamete proporcioal à pressão aplicada. A faixa de sial de etrada da placa é de 2,5 V a +2,5 V, o úmero de amostras adotado o processo de calibração é de 100 varreduras para cada valor lido de pressão, a freqüêcia de amostrages é de 0,625 Hz e a resolução do istrumeto é de 0,00122 V. Um programa desevolvido em plataforma Labview é utilizado para o cotrole do sistema de aquisição de dados por meio de um microcomputador. Microcomputador com software Labview Módulos PSI Placa de Aquisição de Dados Figura 5. Esquema do Sistema de Aquisição de Dados. A Figura 6 mostra o paiel de cotrole do programa desevolvido em LabView para a aquisição de dados. O mesmo programa é utilizado tato para a calibração quato para a leitura durate os esaios. Assim, algumas fuções só são aplicáveis quado em uso ormal de aquisição de dados das experiêcias. Para a calibração, ão é ecessária a leitura de zeros, pois quer-se o relacioameto real etre os parâmetros da pressão (P) e da tesão (V) os sesores. Após o ajuste da pressão o sistema, iicia-se o processo de aquisição que deverá ter o míimo 100 varreduras. Ao térmio da aquisição faz-se a gravação com a chave o paiel a posição V (Fig. 6). É desejável a realização da calibração completa um prazo míimo para dimiuir o efeito das codições ambietais o desempeho dos compoetes eletrôicos. Para o uso em esaio o túel de veto, iicialmete, com todas as tomadas ligadas à codição ambiete, faz-se uma leitura de zeros que cosiste em 100 varreduras dos siais de saída em V. O programa realiza uma média simples cujo valor serve para subtrair do valor lido em cada codição. Isto porque, o valor elétrico de saída do sesor depede de outros fatores ão cotroláveis, como o desempeho dos compoetes eletrôicos. Assim, a leitura de zero será

utilizada para obter-se o diferecial efetivo do sial. Após a experiêcia realizada, iterrompe-se a aquisição de dados e faz-se a gravação com a chave o paiel a posição PSI gravação dos valores de pressão. Este modo já deverá icorporar as curvas de cada um dos sesores obtidas durate o processo de calibração, e que permitem a determiação do valor calibrado. A qualquer tempo, pode-se visualizar os valores ajustados para os caais de mesma ordem os dois módulos. 2.3. Passos da Calibração Figura 6. Paiel de cotrole LabView durate a aquisição dos dois módulos (A e B). A calibração dos módulos de pressão evolve a aplicação de pressões de valores cohecidos aos módulos e o registro das leituras dos sesores. Na maioria dos casos, como este procedimeto de calibração, a tomada RUN REF da Fig. 3(b) é aberta para o ambiete (pressão atmosférica) desta maeira é preciso leitura da pressão ambiete (p amb ) por meio de um medidor com boa precisão para obteção do valor da pressão absoluta (p a ) a partir do valor de pressão diferecial lida pelo istrumeto ( p): p a = p p. (5) amb Foi utilizado o mesmo medidor de referêcia para determiação da pressão ambiete o iício de cada procedimeto de medida. Para a calibração foram forecidos 41 valores diferetes de pressão aos módulos. No iício os sesores são ligados à atmosfera, durate um determiado itervalo, para a leitura dos zeros dos sesores. O programa calcula médias simples dos valores lidos em V relativos aos zeros de cada sesor, que serão subtraídos dos valores lidos para outras pressões. Para cada sesor só um valor de zero foi lido durate toda a experiêcia. A seguir, a pressão o sistema é ajustada, em itervalos de aproximadamete 6,9 kpa até a pressão máxima de + 69 kpa (correspodete ao fudo de escala positivo de + 10 psi dos sesores dos módulos PSI). Para cada pressão ajustada foram feitas 100 varreduras, um itervalo de tempo de 160 s. Cada pressão foi lida 2 vezes, quado foram ajustados valores crescetes e decrescetes em toda a faixa positiva de operação dos sesores até o retoro à pressão ambiete. Este procedimeto é utilizado para verificação da existêcia de histerese os trasdutores de pressão. Na verdade, um mesmo valor ajustado a subida e a descida foi obtido apeas aproximadamete, uma vez que ão há um sistema automático de ajuste de pressão, sedo o mesmo feito por meio de ajuste maual. Além disso, um pequeo desvio sempre ocorre devido à acomodação do sial de pressão, ao equilíbrio térmico etre o reservatório e o ambiete e à acomodação das partes mecâicas ao ovo ível de pressão. Por isso, cada leitura é realizada após um tempo suficiete para estabilização do valor da pressão (cerca de 15 s). Para uma calibração completa é ecessário também repetir o mesmo procedimeto para pressões egativas (abaixo da pressão ambiete). Isto pode ser coseguido ajustado pressões egativas com uma bomba de vácuo ligada ao reservatório. Mas há outra maeira possível, que foi a adotada este trabalho. Em vez de aplicar pressão egativa aos 16 caais de cada módulo, aplica-se pressão positiva à tomada de referêcia RUN REF de cada módulo (ver Fig. 3(b)) abrido as tomadas dos 16 caais para o ambiete isto causa um esforço de setido cotrário o diafragma do sesor,

que simula perfeitamete a operação do mesmo para valores egativos. E, assim, repete-se o mesmo procedimeto de subida e descida da pressão ajustada o reservatório em itervalos, termiado com o último poto de leitura com pressão ambiete. É recomedado que todo o processo de calibração seja realizado um mesmo dia, evitado possíveis alterações sigificativas as codições ambietais. Também é importate destacar que este procedimeto deve ser realizado uma determiada frequêcia a ser defiida em termos da cadêcia de esaios etc. Etretato, recomeda-se um procedimeto de verificação ates de qualquer esaio a ser realizado o túel de veto, por meio de aplicação de valor cohecido de pressão e determiação do erro médio de leitura durate um determiado itervalo de tempo, por exemplo, 160 segudos. 3. RESULTADOS A Tabela 1 apreseta os valores de pressão aplicados e o valor médio de tesão (com o desvio padrão) de 100 varreduras do caal 1. Para cada um dos 32 caais foram levatadas tabelas semelhates. Tabela 1. Plailha de valores de pressão aplicados para a leitura da tesão o caal 1, para 41 potos de esaio. Pressão (Pa) Tesão (V) Pressão (Pa) Tesão (V) P01 0 ± 100 0,0249 ± 0,0042 P02 7250 ± 100 0,2661 ± 0,0037 P22 6943 ± 100 0,2066 ± 0,0039 P03 13802 ± 100 0,4854 ± 0,0041 P23 14112 ± 100 0,4435 ± 0,0039 P04 20771 ± 100 0,7136 ± 0,0036 P24 20651 ± 100 0,6596 ± 0,0037 P05 27514 ± 100 0,9384 ± 0,0034 P25 28604 ± 100 0,9049 ± 0,0039 P06 34537 ± 100 1,1710 ± 0,0034 P26 34444 ± 100 1,1161 ± 0,0043 P07 41538 ± 100 1,4038 ± 0,0036 P27 41196 ± 100 1,3401 ± 0,0040 P08 48576 ± 100 1,6378 ± 0,0041 P28 48285 ± 100 1,5759 ± 0,0034 P09 56671 ± 100 1,9080 ± 0,0037 P29 55130 ± 100 1,8022 ± 0,0037 P10 62244 ± 100 2,0919 ± 0,0041 P30 62115 ± 100 2,0326 ± 0,0040 P11 68979 ± 100 2,3172 ± 0,0190 P31 69134 ± 100 2,2657 ± 0,0040 P12 62373 ± 100 2,0952 ± 0,0041 P32 62025 ± 100 2,0292 ± 0,0042 P13 56556 ± 100 1,9016 ± 0,0042 P33 55105 ± 100 1,7991 ± 0,0039 P14 48486 ± 100 1,6344 ± 0,0044 P34 47933 ± 100 1,5632 ± 0,0041 P15 41569 ± 100 1,4053 ± 0,0041 P35 41397 ± 100 1,3470 ± 0,0038 P16 34306 ± 100 1,1638 ± 0,0039 P36 34521 ± 100 1,1193 ± 0,0039 P17 27556 ± 100 0,9394 ± 0,0036 P37 27698 ± 100 0,8924 ± 0,0040 P18 20687 ± 100 0,7112 ± 0,0041 P38 20723 ± 100 0,6616 ± 0,0038 P19 13757 ± 100 0,4820 ± 0,0040 P39 13824 ± 100 0,4334 ± 0,0036 P20 6904 ± 100 0,2546 ± 0,0036 P40 6910 ± 100 0,2042 ± 0,0041 P21 0 ± 100 0,0238 ± 0,0036 P41 0 ± 100 +0,0247 ± 0,0033 A relação etre os valores de pressão reais (pelo medidor de pressão de referêcia) e os valores de tesão forecidos pelo trasdutor de pressão do caal 1 é mostrada as Figs. 7 e 8, para valores positivos e egativos, respectivamete. Não foi possível observar qualquer idício de efeito de histerese os módulos de sesores. Fica claro as figuras a boa cocordâcia dos potos com tedêcia liear. De um modo geral, a boa correlação ficou comprovada pelo valor determiado para o coeficiete de correlação, obtido a partir da Eq. (3), de (1 r 2 ) = 1 x 10-6. 70000 60000 Pressão (Pa) 50000 40000 30000 crescete decrescete 20000 10000 Tesão (V) 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Figura 7. Relação etre pressão positiva e tesão.

-2.5-2 -1.5-1 -0.5 0 0 Tesão (V) -10000-20000 -30000 crescete decrescete -40000-50000 -60000-70000 Pressão (Pa) Figura 8. Relação etre pressão egativa e tesão. A boa correlação observada permite sugerir uma frequêcia meor a realização dos esaios de calibração, cotato que a verificação ates do esaio, coforme recomedado o sub-item 2.3, comprove este padrão de comportameto do equipameto. A Tabela 2 mostra os resultados fiais obtidos para a calibração de todos os caais, com as equações que defiem a correlação etre os valores de pressão e tesão, e a icerteza de cada caal, calculada através da Eq. (4). Na tabela, a pressão (P) é em Pascal e a tesão (V) em volts. Os valores dos coeficietes serão colocados o programa desevolvido em LabView para utilização durate os experimetos a serem realizados o túel. Assim, a gravação do arquivo de resultados poderá ser feito o modo PSI (Fig. 6) com os valores já ajustados pela presete calibração. Tabela 2. Resultados da calibração. Módulo 1 Módulo 2 caal curva de calibração icerteza caal curva de calibração icerteza 1 V = +0,01636 + 3,44672 10-5 (P) 0,00364 1 V = 0,05130 + 2,77186 10-5 (P) 0,00305 2 V = +0,02153 + 3,26376 10-5 (P) 0,00347 2 V = 0,04298 + 3,08154 10-5 (P) 0,00333 3 V = +0,02660 + 3,48769 10-5 (P) 0,00368 3 V = 0,03263 + 3,12795 10-5 (P) 0,00336 4 V = 0,00019 + 3,35764 10-5 (P) 0,00355 4 V = 0,05588 + 3,17895 10-5 (P) 0,00343 5 V = +0,03241 + 3,29118 10-5 (P) 0,00349 5 V = 0,04397 + 3,13212 10-5 (P) 0,00337 6 V = +0,02114 + 3,26541 10-5 (P) 0,00347 6 V = 0,04147 + 3,09589 10-5 (P) 0,00333 7 V = +0,02112 + 3,20740 10-5 (P) 0,00342 7 V = 0,02851 + 3,24837 10-5 (P) 0,00348 8 V = 0,01021 + 3,25391 10-5 (P) 0,00347 8 V = 0,04596 + 3,02118 10-5 (P) 0,00328 9 V = +0,01664 + 3,33328 10-5 (P) 0,00352 9 V = 0,05423 + 3,06669 10-5 (P) 0,00329 10 V = +0,02008 + 3,51502 10-5 (P) 0,00370 10 V = 0,04168 + 3,20248 10-5 (P) 0,00344 11 V = +0,01245 + 3,25131 10-5 (P) 0,00347 11 V = 0,03617 + 3,12746 10-5 (P) 0,00337 12 V = +0,02744 + 3,29379 10-5 (P) 0,00351 12 V = 0,04885 + 3,15722 10-5 (P) 0,00339 13 V = +0,01985 + 3,30782 10-5 (P) 0,00354 13 V = 0,03858 + 3,08873 10-5 (P) 0,00335 14 V = +0,01567 + 3,23995 10-5 (P) 0,00348 14 V = 0,07097 + 3,09513 10-5 (P) 0,00337 15 V = +0,01828 + 3,32059 10-5 (P) 0,00355 15 V = 0,04260 + 3,17720 10-5 (P) 0,00346 16 V = +0,02589 + 3,31638 10-5 (P) 0,00356 16 V = +0,11702 + 3,19042 10-5 (P) 0,00347 As curvas de calibração estão dadas a forma direta. Algumas vezes é desejável uma maipulação matemática para obteção das curvas a forma iversa, ou seja, expressa-se o valor da pressão (P) em fução da tesão lida (V). 4. CONCLUSÕES Foi apresetada metodologia para a calibração dos módulos de sesores de pressão diferecial para uso em esaios o Túel Trasôico Piloto do IAE, com descrição do aparato utilizado, características dos compoetes e estabelecimeto dos passos seguidos o processo de calibração. Foram apresetados os resultados obtidos, em termos dos coeficietes de curva de calibração para cada sesor de pressão, com os desvios relacioados. O equipameto utilizado mostrou-se de excelete desempeho, ão apresetado histerese e tedo uma correlação praticamete liear.

O trabalho cotribui para o aumeto da produtividade do túel, pela redução o tempo dos esaios e aumeto de cofiabilidade os resultados, permitido uma calibração o local da utilização para os esaios o túel, com as mesmas coexões e cablages. 5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à AEB (Agêcia Espacial Brasileira), ao DCTA (Departameto de Ciêcia e Tecologia Aeroespacial) e ao IAE (Istituto de Aeroáutica e Espaço), pela viabilização deste trabalho, e ao CNPq processo o 119235/2009-9 pelo auxílio de bolsa PIBIC. 6. REFERÊNCIAS Davis, M. W., Gu, J. A., Herro, R. D., Kraft, E. M., Optimum Trasoic Wid Tuel, from AIAA Aerodyamic Testig Coferece, 14., West Palm Beach, Falcão Filho, J. B. P., Mello, O. A. F., 2002, Descrição Técica do Túel Trasôico Piloto do Cetro Técico Aeroespacial, Aais... IX Cogresso Brasileiro de Ciêcias Térmicas e Egeharia, ENCIT-2002, Caxambu-MG, artigo CIT02-0251. Falcão Filho, J. B. P., Avelar, A. C., Reis, M. L. C. C., 2009, Historical Review ad Future Perspectives for the Pilot Trasoic Wid Tuel of IAE, Joural of Aerospace ad Techology ad Maagemet, Vol. 1, o. 1, pp. 19-27. ISA, 1980, Measuremet Ucertaity Hadbook, Hadbook of Ucertaity i Gas Turbie Measuremets, uma reimpressão do relatório NTIS AEDC-TR-73-5, The Aerospace Idustries Divisio of ISA (Istrumet Society of America). NI, 1994, AT-MIO-64F-5, User Maual Multifuctio I/O Board for the PC AT/EISA, Part Number 320487-01, from Natioal Istrumets Corporatio. Pope, A., Goi, K. L., 1978, High-Speed Wid Tuel Testig, Joh Wiley & Sos, New York. Press, W. H. Teukolsky, S. A., Vetterlig, W. T. Flaery B. P., 1992, Numerical Recipes, Cambridge Uiversity Press, 2 d ed. PSI, 2000, ESP-16BP Pressure Scaer User s Maual, catálogo de produto da firma Esterlie Pressure Systems 3 rd Editio www.pressuresystems.com. Testo, 2000, Istrumetos Portáteis de Medição, catálogo de produto da firma Testo do Brasil Istrumetos de Medição Ltda. www.testo.com.br. 7. DIREITOS AUTORAIS Os autores são os úicos resposáveis pelo coteúdo do material impresso icluído o seu trabalho.

VI CONGRESSO NACIONAL DE ENGENHARIA MECÂNICA VI NATIONAL CONGRESS OF MECHANICAL ENGINEERING 18 a 21 de agosto de 2010 Campia Grade Paraíba - Brasil August 18 21, 2010 Campia Grade Paraíba Brazil METODOLOGY OF PRESSURE MEASUREMENT SYSTEM CALIBRATION IN WIND TUNNELS Filipe Moraes de Souza, filipesouza@hotmail.com 1 Pedro José de Oliveira Neto, pjdoet@iae.cta.br 2 Alcides Rocha da Silva, arocha@iae.cta.br 2 Daiel Simão Alves Lima, daiel@iae.cta.br 2 Maria Luísa Collucci da Costa Reis, mluisareis@iae.cta.br 2 João Batista Pessoa Falcão Filho, jb.falcao@ig.com.br 2 1 ETEP Faculdades, Av. Barão do Rio Braco, 882, São José dos Campos, SP. 2 Istituto de Aeroáutica e Espaço, Praça Mal. Eduardo Gomes, 50, São José dos Campos, SP, 12228-904 Abstract. It is very commo to use surface pressure measuremets techiques i wid tuels tests by usig small pressure taps orthogoally drilled to the surface. These taps are coected to pressure sesors to obtai pressure distributio over the surface. Pressure gradiets have a large variatio as a fuctio of the speed regime, with differeces that may reach 5,000 Pa i subsoic flow, ad 80,000 Pa i high-speed flow (trasoic ad supersoic). This way, the pressure sesors to be used i the wid tuel tests must be calibrated accordigly, ad the correlated ucertaities shall be determied, withi each operatioal rage, with the same observed physical measures, i order to guaratee the test results quality. Firstly, the acquisitio system used i the Pilot Trasoic Tuel (TTP) of the Istitute of Aeroautics ad Space (IAE) is described. Followig, the mai steps followed durig the pressure calibratio procedure are preseted. This paper also describes the characteristics of the TTP mai compoets, the pressure trasducer adopted as referece, ad the two 16-chaels pressure module, which is the object of the preset calibratio. Each oe of the 32 sesors is submitted to a kow ad stable applied pressure value. The pressure is applied i steps withi the cosidered rage. The results are used to obtai a curve fit to determie the best fuctio correlatio i order to result i a miimum quadratic error. Keywords: Wid tuel, experimetal test, calibratio, pressure trasducer. The authors are the oly resposible for the prited material icluded i this paper.