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MANUAL

IVEF

Outubro de 2016

IVEF

Manual_IVEF_v01_24102016 Página 2 de 12

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 .............................................................................. 10

4.1.4. Procedimento experimental ........................................................................ 10

4.1.5. Bibliografia .................................................................................................. 11

Anexos ............................................................................................................................ 12

Lista de Figuras

Figura 1 – Corpo principal IVEF. ........................................................................................8 Figura 2 – Manómetro. .......................................................................................................8 Figura 3 – Bomba doseadora. ............................................................................................8 Figura 4 – Seção de visualização de escoamentos ...........................................................9 Figura 5 – Backward-facing step. .......................................................................................9 Figura 6 – Bomba centrífuga. .............................................................................................9 Figura 7 – Variador de velocidade e quadro elétrico. ....................................................... 10

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1. Introdução

A Instalação de Visualização de Escoamentos de Fluidos foi construída no âmbito de um

projeto de investigação, tendo como principais vetores orientadores, o estudo e a

investigação experimental de escoamentos benchmark, já estudados e validados

experimentalmente; o estudo dos comportamentos viscoso e elástico de fluidos não

newtonianos por comparação com o comportamento de fluidos newtonianos nos mesmos

tipos de escoamento; a visualização dos diferentes tipos de comportamentos de fluidos

newtonianos e não newtonianos em função do regime do escoamento.

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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.

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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 IVEF;

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 da IVEF;

h) Se verificar algo de anormal na utilização da IVEF, 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 desligar a alimentação elétrica no final do procedimento experimental.

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3.2. Perigos na utilização da instalação experimental

Não estão identificados perigos específicos na utilização da instalação

experimental.

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4. Procedimentos experimentais

4.1. Experiência nº1

4.1.1. Objetivos da experiência

Determinação da variação da linha piezométrica do escoamento de água após o degrau,

backward-facing step, com o aumento do caudal de água.

Determinação do coeficiente de pressão no degrau em função do número de Reynolds do

escoamento.

Visualização das várias regiões do escoamento através da introdução de corante no e com

auxílio de um dispositivo de captação de imagem.

Determinação da incerteza experimental associada à medição do caudal de água.

4.1.2. Descrição da instalação

A IVEF, Instalação de Visualização de Escoamentos de Fluidos é constituída por um

circuito fechado de condutas de secção circular em aço inox, intercaladas com

condutas de secção quadrada, e unidas entre si por ligações flangeadas. A secção de

visualização de escoamentos de fluidos tem a secção quadrada, é construída em

acrílico e permite a montagem de diversas geometrias com vista ao estudo e à

investigação sobre os diversos tipos escoamentos de fluidos newtonianos e não

newtonianos. A montante da secção acrílica existe uma bomba centrífuga de

velocidade variável, que faz circular o caudal de água através uma secção quadrada

com maiores dimensões e com um favo instalado no seu interior com vista à de

estabilização do escoamento a montante da secção acrílica.

Existe um manómetro, constituído por diversos tubos piezómetros, com vista à

medição da variação de pressão estática no escoamento.

O sistema doseador de corante no escoamento, é constituído por uma bomba

solenoide responsável pela injeção de forma controlada do caudal de corante, com

vista à visualização das várias regiões do escoamento.

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Figura 1 – Corpo principal IVEF.

Figura 2 – Manómetro.

Figura 3 – Bomba doseadora.

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Figura 4 – Seção de visualização de escoamentos

Figura 5 – Backward-facing step.

Figura 6 – Bomba centrífuga.

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Figura 7 – Variador de velocidade e quadro elétrico.

4.1.3. Lista da instrumentação

Suporte de tubos piezómetros para medição da variação de pressão

Sistema doseador de corante

Medidor de caudal ultrassónico KROHNE UMF610P

Fita métrica

Dispositivo captador de imagem

4.1.4. Procedimento experimental

Passo 1 – Ligar a bomba centrífuga e perceber como se varia a sua velocidade

através da regulação visual da frequência de rotação.

Passo 2 – Registar a temperatura do escoamento de água durante o ensaio

experimental através da leitura do controlador instalado no quadro elétrico

(fig.7).

Passo 3 – Efetuar as medições de pressão estática e o registo do caudal de

água, para diversos pontos de funcionamento da bomba na faixa de valores de

frequências de rotação compreendidas entre 20 Hz e 30 Hz.

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Passo 4 – Ligar a bomba solenoide e perceber como se doseia o caudal de

corante no escoamento.

Passo 5 – Dosear corante no escoamento para os regimes de escoamento

selecionados no ponto 3 e efetuar a captação de imagens para cada regime de

escoamento.

4.1.5. Bibliografia

Capítulos 8 e 11 do livro:

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

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

Capítulos 6 e 7 do livro:

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

9780071311212

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Anexos

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