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MANUAL

BANCADA VENTILADOR CENTRÍFUGO

Outubro de 2016

Bancada Ventilador Centrífugo

Manual_BVC_v02_06102016 Página 2 de 15

Índice

1. Introdução ....................................................................................................................... 3

2. Regras de segurança gerais de utilização do LAVAC ..................................................... 4

3. Regras de segurança específicas na utilização da instalação experimental ................... 5

3.1. Obrigatoriedades na utilização da instalação experimental ...................................... 5

3.2. Perigos na utilização da instalação experimental ..................................................... 6

4. Procedimentos experimentais ......................................................................................... 7

4.1. Experiência nº1........................................................................................................ 7

4.1.1. Objetivos da experiência .................................................................................. 7

4.1.2. Descrição da instalação .................................................................................... 7

4.1.3. Lista da instrumentação .................................................................................... 8

4.1.4. Procedimento experimental ............................................................................ 14

4.1.5. Bibliografia ...................................................................................................... 14

Anexos ................................................................................................................................ 15

Lista de Figuras

Figura 1 – Desenho esquemático do ventilador ..................................................................... 8 Figura 2 – Asa de Debimo ..................................................................................................... 9 Figura 3 – Anel de Pressão.................................................................................................. 11 Figura 4 - Transdutor de Pressão DWYER .......................................................................... 12 Figura 5 – Transdutor de pressão KIMO .............................................................................. 13



1. Introdução

A Instalação da Bancada de Ventilador Centrífugo 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.



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.



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.

3.1. 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.



3.2. Perigos na utilização da instalação experimental

Não estão identificados perigos específicos na utilização da instalação

experimental.



4. Procedimentos experimentais

4.1. Experiência nº1

4.1.1. 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.

4.1.2. 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.



Figura 1 – Desenho esquemático do ventilador

4.1.3. 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

4.1.3.1. 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



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.

4.1.3.2. 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



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

4.1.3.3. 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.



Figura 3 – Anel de Pressão

4.1.3.4. Sensor de medição de corrente

Função: mede a corrente que passa em cada fase para ser possível calcular a potência

elétrica consumida.

4.1.3.5. 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: 20-120 ° F (-6,67 para



48,9 ° C).

Limites de Pressão: 2 psig

Efeito térmico: ± 0,025% FS / ° F (0,045% FS / ° C).

Alimentação: 10-35 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

4.1.3.6. 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



Escala: 0-50 ou 0-5000 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

4.1.3.7. 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

4.1.3.8. Placa de aquisição de sinais

Função: permite adquirir todos os sinais captados pelos sensores e mostra-los através

do LabView.



4.1.4. 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.

4.1.5. Bibliografia

Fluid MechanicsFrank M. White, 7th EditionCopyright 2011, McGraw-Hill, ISBN:

9780071311212.

Fichas técnicas dos instrumentos de medição.

Mecânica dos FluidosFundamentos e Aplicações, 1a EdiçãoYunus A. Çengel

and John M. CimbalaCopyright 2008, McGraw-Hill, ISBN: 9788586804588.



Anexos

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