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Relatório de estágio - LNEC 2010

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Rui Reis Mestrado Integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente

Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa

Relatório de Estágio – LNEC

6 de Setembro a 18 de Outubro

Orientador: Conceição Juana Fortes, Luiz Endres

Co-Orientador: Diogo Neves

LNEC Departamento de Hidráulica

Núcleo de Portos e Estruturas

Marítimas Av Do Brasil 101

1700-066 Lisboa

PORTUGAL


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Agradecimentos

Quero agradecer a realização deste estágio a três pessoas fundamentais: os orientadores Eng.ª

Conceição Juana Fortes e Prof. Doutor Luiz Augusto Magalhães Endres, assim como o co-

orientador Mestre Diogo Rúben Castelo Branco das Neves.

À Eng. Conceição Juana Fortes agradeço a orientação no trabalho que desenvolvi neste

estágio, e a sua capacidade de liderança no grupo de trabalho , agradeço-lhe a forma

acolhedora, cordial e tolerante como me recebeu, e também como sempre me tratou e

acompanhou atenciosamente as tarefas que desempenhei. Agradeço-lhe pelos seus conselhos

sábios e de grande utilidade para a minha vida futura de estudante e profissional.

Ao Prof. Doutor Luiz Endres agradeço as suas essenciais linhas de orientação e a forma

interessada, clara e conhecedora dos seus esclarecimentos presentes na discussão dos

assuntos tratados, assim como pela sua sempre pronta e afável disponibilidade. Agradeço-lhe

o excelente entendimento no trabalho desenvolvido em conjunto.

Ao Mestre Diogo Neves agradeço pela forma como tornou agradável o trabalho em grupo, e

pelo seu espírito de camaradagem, carácter amigo e de entre ajuda. Estou grato pelo seu

determinante auxílio sempre que foi necessário.

Quero agradecer aos três pela partilha do seu conhecimento, pelos ensinamentos e pela

aprendizagem que me proporcionaram. Quero agradecer-lhes a experiência e a integração

num trabalho investigação científica.

Agradeço ao meu colega de mestrado e de estágio Ricardo Saiote pela demonstração e

informação dadas acerca das tarefas iniciais a desempenhar que permitiram um entendimento

rápido e fácil, assim como pelo bom trabalho complementar e de grupo desenvolvido.

Estou grato também aos outros membros do grupo de estagiários/bolseiros pela simpatia que

demonstraram, pela sua disponibilidade em ajudar e agradeço também a todo o pessoal não

referido do Departamento de Hidráulica e Ambiente – Núcleo de Portos e Estruturas com

quem estabeleci contacto pelo bom ambiente de trabalho em que me inseri.

A todos os que anteriormente referi quero agradecer terem proporcionado a minha óptima

integração nesta unidade de trabalho.

Expresso a minha gratidão ao meu coordenador de mestrado Prof. Doutor Jorge Maia Alves

pelo seu apoio e incentivo para a realização deste estágio e também ao Prof. Doutor Joaquim

Guilherme Henriques por terem ambos possibilitado a ponte entre a FCUL e o LNEC,

permitindo esta enriquecedora oportunidade.


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Índice

1. OBJECTIVO DO TRABALHO ................................................................................................ 8

2. DESCRIÇÃO DOS ENSAIOS ............................................................................................... 10

2.1. Condições experimentais ......................................................................................................... 10

2.2. Equipamento de medição ........................................................................................................ 11

2.2.1. Sondas de altura de onda, baseadas em condutividade ................................................. 11

2.2.2. ADV - Vectrino ................................................................................................................. 14

2.3. Condições de agitação incidente ............................................................................................. 16

2.4. Geração de ondas..................................................................................................................... 17

2.5. Registo de dados das sondas ................................................................................................... 19

2.6. Procedimentos dos ensaios ..................................................................................................... 20

3. APRESENTAÇÃO DE RESULTADOS .................................................................................... 22

3.1. Série da elevação da superfície livre ........................................................................................ 22

3.2. Séries temporais da velocidade das partículas ........................................................................ 23

4. ANÁLISE ESTATÍSTICA DA VELOCIDADE DAS PARTÍCULAS ................................................. 25

4.1. Metodologia ............................................................................................................................. 25

4.2. Resultados ................................................................................................................................ 29

4.3. Caracterização das distribuições bi-dimensionais das componentes da velocidade nos

planos xy, xz e yz , ............................................................................................................................. 34

4.3.1. Metodologia .................................................................................................................... 34

4.3.2. Resultados ....................................................................................................................... 38

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................................. 40

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................... 41

ANEXOS...................................................................................................................................... 42

ANEXO A ........................................................................................................................................... 43


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Índice de Figuras

Figura 1 – Canal (à esquerda); gerador de ondas irregulares (à direita). ................................... 10

Figura 2 – Canal de ondas: Planta e perfil longitudinal. .............................................................. 10

Figura 3 – Perfil longitudinal do fundo do canal de ensaios utilizado. ..................................... 11

Figura 4 - Características geométricas da sonda Wave-Height Sensor (WHS) mark III. .............. 12

Figura 5 – a) Sonda junto ao batedor; b) Sonda junto ao ADV. .................................................. 13

Figura 6 – Características geométricas do ADV Vectrino. ........................................................... 14

Figura 7 – a) Sonda do ADV; b) sonda de nível do ADV e Vectrino. ............................................ 15

Figura 8 – Posicionamento do ADV em planta. ........................................................................... 15

Figura 9 – Sistema de geração das ondas: a) Batedor de ondas; b) Computador de geração do

sinal (CPU1); c) Painel de actuação do gerador. ......................................................................... 18

Figura 10 – Série temporal da diferença de potencial da onda gerada. ..................................... 18

Figura 11 – Onda a ser gerada pelo batedor. .............................................................................. 19

Figura 12 – Computador de aquisição de sinal a 25 Hz (CPU2). ................................................. 19

Figura 13 – Ensaios em curso. ..................................................................................................... 21

Figura 14 – Sinais da sonda de nível ao largo (a vermelho) e da sonda de nível do ADV (a

branco). ....................................................................................................................................... 22

Figura 15 – Elevação da superfície livre registada na sonda de nível ao largo, durante 60

segundos, desde o instante t=200 s até ao instante t=260 s, para uma onda gerada com T= 2.0

s e H=14 cm. ................................................................................................................................ 22

Figura 16 – Altura de onda média quadrática para uma onda incidente de T=1.1 s e H=12 cm. 23

Figura 17 – Período médio para uma onda incidente de T=1.1s e H=12 cm. ............................. 23

Figura 18 – Sinal do ADV para os eixos X, Y, e Z (Z1 e Z2). .......................................................... 24

Figura 19 – Interface do tratamento de resultados para obtenção da velocidade mínima, média

e máxima. .................................................................................................................................... 24

Figura 20 – Extracto da folha de cálculo realizada, para cada condição de agitação. ................ 27

Figura 21 – Ficheiro T11_H12_100_VHT_mmm.jpg . Indicação dos valores a retirar para a folha

Excel ............................................................................................................................................ 28


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Figura 22- Extracto do ficheiro Excel T1.1s_H12cm.xls (colunas Q a CX) com indicação do

procedimento para efectuar a colagem dos valores do ficheiro T11_H12_100_VHT.txt. .......... 29

Figura 23 - Extracto do ficheiro Excel T1.1s_H12cm.xls (colunas Q a CX) com indicação do

procedimento a efectuar retirar as 4 colunas finais ................................................................... 29

Figura 24 – Série temporal da velocidade ux numa posição de x(posição nº3, x=900cm, do dia

14/07/2010). ............................................................................................................................... 30

Figura 25 – Variação da média dos valores mínimos registados em cada onda para as séries de

valores ux medidos num ponto, ao longo da posição no eixo x (desde a posição nº 1, x=-

1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição nº 40, x=100, do dia 08/10/010). ............................ 31

Figura 26 – Variação da média das séries de valores ux registadas num ponto, ao longo da

posição no eixo x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição nº 40,

x=100, do dia 08/10/010). ........................................................................................................... 31

Figura 27 – Variação da média dos valores máximos registados em cada onda para as séries de

valores ux medidos num ponto, ao longo da posição no eixo x (desde a posição nº 1, x=-


Figura 28 – Variação do desvio padrão das séries de valores ux registadas num ponto, com a

variação da posição em x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição

nº 40, x=100, do dia 08/10/010). ................................................................................................ 32

Figura 29 – Variação da variância das séries de valores ux registadas num ponto, com a variação

da posição em x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição nº 40,

x=100, do dia 08/10/010). ........................................................................................................... 33

Figura 30 – Variação da distorção das séries de valores ux registadas num ponto, com a

variação da posição em x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição

nº 40, x=100, do dia 08/10/010). ................................................................................................ 33

Figura 31 – Variação da curtose das séries de valores ux registadas num ponto, com a variação

da posição em x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição nº 40,

x=100, do dia 08/10/010). ........................................................................................................... 34

Figura 32 - Extracto da folha de cálculo realizada, para cada condição de agitação. ................. 36

Figura 33 - Extracto do ficheiro Excel T1.1s_H12cm_E.xls (colunas AA a JX) com indicação do

procedimento para efectuar a colagem dos valores do ficheiro T11_H12_100_VHT.txt. .......... 37

Figura 34 - Extracto do ficheiro Excel T1.1s_H12cm_E.xls (colunas AA a JX) com indicação do

procedimento a efectuar retirar as 4 colunas finais ................................................................... 37

Figura 35 – Variação da razão Ez/Ex em função da posição no eixo do x(desde a posição nº 1, x=-



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Figura 36 – Variação da razão Ey/Ex em função da posição no eixo do x (desde a posição nº 1,

x=-1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição nº 40, x=100, do dia 08/10/010). ....................... 39

Figura 37 – Variação da razão Ey/Ez em função da posição no eixo do x (desde a posição nº 1,

x=-1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição nº 40, x=100, do dia 08/10/010). ....................... 39


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ÍNDICE DE QUADROS

Quadro 1 – Especificações técnicas da sonda de nível da sonda Wave-Height Sensor (WHS)

mark III. ....................................................................................................................................... 13

Quadro 2 – Especificações técnicas do ADV Vectrino. ................................................................ 16

Quadro 3 – Combinações de períodos e alturas de onda utilizadas nos ensaios. ...................... 17


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1. OBJECTIVO DO TRABALHO

O presente relatório tem como objectivo a descrição do trabalho realizado no período de 06

de Setembro de 2010 a 18 de Outubro de 2010, no Núcleo de Portos e Estruturas Marítimas,

do Departamento de Hidráulica e Ambiente do Laboratório Nacional de Engenharia Civil.

O trabalho desenvolvido ao longo do estágio teve como objectivos:

a) Realização de ensaios em modelo físico para a medição da elevação da superfície livre e da

velocidade das partículas ao longo do canal de ondas irregulares do LNEC, para várias

condições de agitação incidente, ao longo da posição em x;

b) Análise temporal da série de valores de elevação da superfície livre para cada condição de

agitação e ao longo da posição em x do canal através da utilização do programa ANOIAGI

(Fortes et al., 2010);

c) Análise temporal da série de valores de velocidade das partículas segundo o eixo x (ux),

para cada condição de agitação e ao longo da posição em x do canal através da utilização

dos programas: xyz1z2etaVetaL.vi e MinMedMax.vi (Endres, 2010);

d) Análise estatística da série de valores de velocidade das partículas segundo o eixo x (ux),

para cada condição de agitação, ao longo da posição em x do canal, através do

estabelecimento duma metodologia desenvolvida para o efeito;

e) Caracterizar a forma das distribuições bi-dimensionais das componentes da velocidade nos

planos xy, xz e yz, fazendo uma análise, ao longo do eixo x do canal, da distribuição das

componentes de velocidade das partículas num ponto.

Estes ensaios inserem-se numa das tarefas do Projecto BRISA - Breaking waves and Induced

SAnd transport, que é financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (contrato

PTDC/ECM/67411/2006).

O presente relatório foi baseado no relatório de Saiote (2010), o qual foi completado com os

diferentes procedimentos de análise dos dados obtidos. Este relatório tem 5 capítulos. Depois

da introdução, no capítulo 2, apresentam-se as condições experimentais, com a descrição do

canal, do sistema de geração de ondas, do equipamento de medição, das condições de

agitação incidente e dos procedimentos de ensaios. No capítulo 3, apresentam-se alguns dos


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registos efectuados durante as medições. No capítulo 4, descreve-se o procedimento de

análise dos dados de medição. Finalmente, o capítulo 5 é onde se apresentam as conclusões.


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2. DESCRIÇÃO DOS ENSAIOS

2.1. Condições experimentais

Os testes experimentais foram realizados no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC)

num canal com 32 m de comprimento, com cerca de 1 m de largura e 1 m de profundidade e

equipado com um gerador de ondas irregulares, Figura 1.

Figura 1 – Canal (à esquerda); gerador de ondas irregulares (à direita).

Na Figura 2, apresenta-se uma planta do canal e o respectivo perfil de fundo.

Figura 2 – Canal de ondas: Planta e perfil longitudinal.

O perfil longitudinal do canal é mostrado na Figura 3, sendo “y” a coordenada vertical e “x” a

distância horizontal até ao batedor. Este perfil consiste numa zona plana de cerca 7 m ao qual


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se segue uma rampa de 9 m com inclinação de 1:20 e posteriormente uma rampa de

inclinação de aproximadamente 1:80.

Figura 3 – Perfil longitudinal do fundo do canal de ensaios utilizado.

2.2. Equipamento de medição

O equipamento de medição é constituído por uma sonda resistiva para medição da elevação

da superfície livre e pelo ADV (Acoustic Doppler Velocimeter) para medição de velocidades das

partículas. De seguida, descrevem-se cada um destes componentes.

2.2.1. Sondas de altura de onda, baseadas em condutividade

A medição da elevação da superfície da água é feita com emprego de uma sonda resistiva e o

correspondente condicionador de sinais. Foi utilizada a sonda Wave-Height Sensor (WHS) mark

III, da Delft Hydraulics, com eléctrodos de 50 cm. As suas características geométricas são

apresentadas na Figura 4.

15.58 m

10 m

6.82 m

0.6 m

0.1 m

32.4 m

x

y

Batedor

1:20

1:80

Linha de água


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Figura 4 - Características geométricas da sonda Wave-Height Sensor (WHS) mark III.

Esta sonda é constituída por duas varetas paralelas de aço inoxidável, montadas por baixo de

uma pequena caixa que contém os circuitos electrónicos para o sensor de excitação, detecção

e amplificação de sinal. As varetas actuam como eléctrodos através dos quais se mede a

condução eléctrica. É incluído um eléctrodo de referência, de platina, para medir a

condutividade do fluido, sendo esta usada para compensar a medição de altura de onda. Esta

compensação é óptima em água doce, sendo que em água salgada existe uma diminuição da

sua precisão. O sinal analógico de saída é proporcionalmente linear com o nível de água entre

as varetas do sensor.

Para a medição dos valores da elevação da superfície livre, colocou-se, Figura 5:

o Uma sonda junto ao batedor x=6 m, para caracterização das condições de agitação

incidente. Esta sonda foi mantida nesta posição para todas as condições de agitação

incidente, Figura 5a. A frequência de aquisição é de 25Hz. A função desta sonda é

verificar que o batedor de ondas está a gerar a altura de onda correcta.

o Uma sonda junto ao medidor de velocidades. As posições da sonda variaram entre -

1000 cm até 560 cm, com um espaçamento de 100 cm no intervalo entre -1000 e –

100 cm e de 10 cm entre os -100 cm e os 430 cm, Figura 5b. A frequência de aquisição

é também de 25 Hz.


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a) b)

Figura 5 – a) Sonda junto ao batedor; b) Sonda junto ao ADV.

As especificações técnicas da sonda Wave-Height Sensor (WHS) mark III são apresentadas no

Quadro 1.

Quadro 1 – Especificações técnicas da sonda de nível da sonda Wave-Height Sensor (WHS) mark III.

Eléctrodos do sensor

Varetas de 50 cm, aço inoxidável, tipo 316

Diâmetro – 4mm; espaçamento – 2.0 cm

Comprimento – 580 mm

Dimensões Incluindo electrónica – 649 x 34 x 150 mm

Eléctrodo de referência Platina, 5 x 2 mm de diâmetro

Não-linearidade 0.5% da gama de medição, linha de tendência linear óptima

Meio liquido Todos os líquidos compatíveis com os materiais supracitados

Efeito-condutividade Condutividade mínima requerida – 0.08mS

Sensibilidade <1% para variações entre 0.1 e 0.2 mS

Saída -10 até +10 VDC para gama completa, i.e. 0.4 V/cm

Cabo de alimentação

Fornecido um cabo padrão, 7 núcleos, blindado, com conectores

para o sensor e o Sensor Control Box, comprimento total – 10 m

Comprimento máximo – 100 m


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2.2.2. ADV - Vectrino

A medição de velocidades é feita com um medidor acústico (ADV - Acoustic Doppler

Velocimeter), marca NORTEK, modelo Vectrino, com sonda “down-looking”. As suas

características geométricas são apresentadas na Figura 6.

Figura 6 – Características geométricas do ADV Vectrino.

A sonda consiste em quatro transdutores receptores, cada um montado no interior do braço

receptor, e um transdutor de transmissão ao centro. O Vectrino usa o efeito Doppler para

medir a velocidade da água. Este transmite pares de impulsos sonoros curtos, capta os seus

ecos e, finalmente, mede a variação de frequência do som que captou. O som não é reflectido

na água em si, mas sim, a partir de partículas em suspensão na água (zooplâncton ou

sedimentos). Cada sonda tem um sensor de temperatura.

Este velocímetro fornece três componentes ortogonais da velocidade instantânea das

partículas em suspensão na água, numa posição de análise (volume de medição), Figura 7a).

As posições do Vectrino ao longo do canal foram idênticas às posições da sonda resistiva que

foi colocada ao seu lado. Na Figura 7b apresenta-se a montagem experimental utilizada nos

ensaios.


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a) b)

Figura 7 – a) Sonda do ADV; b) sonda de nível do ADV e Vectrino.

O ADV foi posicionado a meio da largura do canal e mantido com a direcção “x”, alinhado com

o eixo longitudinal do canal - ângulo 0° (representação esquemática na figura seguinte). A

profundidade na posição de medição corresponde ao meio da coluna de água. A posição da

sonda de nível foi ao lado do ADV. A frequência de aquisição é de 25 Hz.

Figura 8 – Posicionamento do ADV em planta.

As especificações técnicas do ADV são apresentadas no Quadro 2

x

Batedor

ADV

Sensor de elevação

49.8 cm 96.5 cm

Eixo do canal


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Quadro 2 – Especificações técnicas do ADV Vectrino.

Medições de velocidade da água

Gama ±0.01, 0.1, 0.3, 1, 2, 4 m/s

Precisão ±0.5% do valor medido ±1 mm/s

Taxa de amostragem (Saída) 1–25 Hz 1–200 Hz (firmware do Vectrino)

Volume de amostragem

Distância da sonda 0.05 m

Diâmetro 6 mm

Altura 3–15 mm (personalizável)

Intensidade do eco

Frequência acústica 10 MHz

Resolução Escala linear

Gama dinâmica 25 dB

Temperatura do termistor

embutido na sonda

• Gama – 4°C até 40°C

• Precisão/Resolução - 1°C/0.1°C

• Tempo de resposta - 5 min

Alimentação e saída de dados

Entrada DC 12 – 48 VDC

Pico de corrente 2.5 A a 12 VDC (personalizável)

Consumo máximo 200 Hz 1.5 W

Saídas analógicas

3 canais padrão, um para cada componente da velocidade. A

gama de saída é 0–5 V.

Ambiente

Temperatura de operação –5°C até 45°C

Temperatura de

armazenamento

–15°C até 60°C

2.3. Condições de agitação incidente

As condições de onda simuladas no canal foram limitadas pelas características do gerador de

ondas, que apenas consegue simular um período de onda máximo e correspondente altura de

onda máxima de T=2.7 s e H=23 cm, respectivamente. Assim, apenas 15 casos foram

considerados (Quadro 3), correspondendo a períodos de onda de 1.1, 1.5, 2.0, e 2.5s e alturas

de onda de 12, 14, 16, e 18cm. No caso de T=1.1 s e H=18 cm, as ondas rebentavam

imediatamente após a sua formação devido à declividade da onda, pelo que este teste foi

excluído.


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Quadro 3 – Combinações de períodos e alturas de onda utilizadas nos ensaios.

T(s)

H(cm) 1.1 1.5 2.0 2.5

12 x x x x

14 x x x x

16 x x x x

18 x x x

2.4. Geração de ondas

O sistema de geração de ondas é constituído pelo batedor de ondas e pelos equipamentos

electrónicos e informáticos indicados na Figura 9.

a) b)

c)


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Figura 9 – Sistema de geração das ondas: a) Batedor de ondas; b) Computador de geração do sinal (CPU1); c)

Painel de actuação do gerador.

Este sistema de geração de onda é controlado a partir de um computador portátil (CPU1),

Toshiba, modelo Tecra S10, conectado via USB a um conversor digital-analógico marca

National Instruments que transforma o sinal digital em analógico e o envia para a instalação

eléctrica do batedor de ondas.

Para a geração das ondas, foram construídos arquivos em formato ASCII correspondentes a

uma duração de 490s (duração total do ensaio). Estes arquivos possuem duas colunas sendo a

primeira, o tempo, com intervalo de 0.01s e, a segunda, a amplitude das ondas incidentes em

voltagem. A geração destes arquivos foi efectuada com emprego de um programa escrito em

ambiente LabVIEW que reproduz um sinal sinusoidal ou rectilíneo, incorporando a função de

transferência do sistema gerador, com as seguintes características:

o Ondas regulares com características de amplitude e período definido;

o Rampa de amplitudes de onda crescente até à estabilização dos 0 s aos 120 s

o Valor da amplitude de onda constante dos 120 s aos 360 s;

o Rampa de amplitudes de onda decrescente dos 360 s aos 480 s;

o Valor de amplitude constante e igual a zero dos 480 s aos 490 s.

A figura seguinte mostra o aspecto da interface com o usuário para criação do arquivo

mencionado.

Figura 10 – Série temporal da diferença de potencial da onda gerada.


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Figura 11 – Onda a ser gerada pelo batedor.

2.5. Registo de dados das sondas

No computador torre (CPU2, Figura 12) efectuou-se a aquisição de sinal da sonda resistiva e do

ADV. Utilizou-se o software Vectrino 1.15 para o gerenciamento do sistema de medição das

velocidades. Para visualização e aquisição das medições da elevação da superfície livre a partir

da sonda resistiva e da velocidade das partículas no volume de controle definido pelo ADV,

segundo os três eixos espaciais, foram utilizadas as saídas analógicas de dados dos

equipamentos, através do software LabVIEW Signal Express (National Instruments).

Figura 12 – Computador de aquisição de sinal a 25 Hz (CPU2).


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Os testes tiveram a duração de 490 s e efectuou-se a aquisição de dados durante todo esse

período.

2.6. Procedimentos dos ensaios

Para cada condição de agitação incidente, procedeu-se à medição de:

o Elevação da superfície livre;

o Velocidade das partículas;

o Início e fim da rebentação.

Cada teste (cada condição de agitação incidente) teve a duração total de 490 s.

O procedimento de ensaios foi:

o Ligação do hardware relativo ao canal de ondas;

o Configuração do CPU1 como gerador de sinal;

o Configuração do CPU2 para aquisição de dados a 25Hz;

o Posicionamento do ADV no local em que se vai realizar o ensaio;

o Colocação de água no canal de ondas;

o Início dos ensaios:

1. No software “LabVIEW SignalExpress”, do CPU1:

o fazer duplo click em “Load from ASCII” e no separador “Parse file”, clicar em “input file

path”;

o Seleccionar “All files” para que se consiga visualizar todos os ficheiros das ondas e

escolher o ficheiro de onda a gerar.

2. Em “DAQmx Generate”:

o Clicar no “triângulo virado para baixo” e seleccionar a “column 2” do ficheiro da onda

que se quer gerar.

3. Efectuar em simultâneo:

o No CPU1 Clicar em “Run”;

o No CPU2 clicar em “Record” (se não estiver já, fazer check a “Voltage” na janela que

aparece) e clicar em “OK”.

4. Clicar em “Stop” quando acabar os cerca de 10 minutos de tempo reservado para o

ensaio.

5. Gravar os dados na pasta do dia:

o Right click em “Voltage” e seleccionar “Convert to ASCII”;


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o Seleccionar a pasta do dia em que se está a fazer os ensaios dentro da pasta

VecNivCan, e o nome do ficheiro tem o formato T(período)_H(altura)_(posição);

o Fazer right click no ficheiro que foi gravado no software “LabVIEW SignalExpress”, no

canto inferior esquerdo do ecrã e clicar em delete.

6. Verificar o nível de água e corrigi-lo se for necessário.

7. Voltar ao ponto 1 para a onda seguinte, até se ter efectuado os ensaios para todas as

condições de agitação incidente.

8. Calibração das duas sondas de nível;

9. Análise dos dados adquiridos.

O procedimento de ensaio está descrito em mais detalhe no Anexo A (pág. 43).

Figura 13 – Ensaios em curso.


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3. APRESENTAÇÃO DE RESULTADOS

3.1. Série da elevação da superfície livre

A Figura 14 mostra os registos da sonda de nível junto ao batedor (ao largo) e da sonda de

nível vinculada ao ADV.

Figura 14 – Sinais da sonda de nível ao largo (a vermelho) e da sonda de nível do ADV (a branco).

Através da Figura 15, é possível observar que a sonda de nível regista características de onda

iguais às impostas pelo batedor, o que mostra que realmente as características da onda no

canal, registadas através da sonda de nível, são as mesmas que foram geradas a partir do

gerador de ondas.

-12.00

-10.00

-8.00

-6.00

-4.00

-2.00

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

200 210 220 230 240 250 260

H (c

m)

Tempo (s)

Elevação da superfície livre (T=20s e H=14cm)

Figura 15 – Elevação da superfície livre registada na sonda de nível ao largo, durante 60 segundos, desde o

instante t=200 s até ao instante t=260 s, para uma onda gerada com T= 2.0 s e H=14 cm.

Para cada condição de agitação incidente, obtiveram-se as séries temporais de elevação da

superfície livre em vários pontos ao longo do canal. Com base nessas séries, efectuou-se o

cálculo das estatísticas da série de valores da elevação da superfície da água, isto é, dos valores


P á g i n a | 23

de altura média quadrática e do período médio, nesta fase preliminar. Para tal, utilizou-se o

módulo SOPRO/ANALISE, Fortes et al.(2010), que efectua a análise temporal de uma série

temporal de dados (registo), recorrendo ao programa em FORTRAN, ANOIAGI(Fortes et al,

2010). Obtêm-se, para cada registo, os valores de HM (altura máxima), HS (altura significativa),

Hmed (altura média), TS (período significativo) e Tmed (período médio).

Da posição x=-110 cm a x=160 cm, efectuou-se a aplicação do programa ANOIAGI.

A título de exemplo, a Figura 16 e a Figura 17 representam a evolução da altura relativa de

onda para T=1.1 s e H=12 cm ao longo do canal nas posições estudadas.

Figura 16 – Altura de onda média quadrática para uma onda incidente de T=1.1 s e H=12 cm.

Figura 17 – Período médio para uma onda incidente de T=1.1s e H=12 cm.

3.2. Séries temporais da velocidade das partículas

Os valores da velocidade nos eixos X, Y, e Z são registados pelo ADV e podem ser visualizados

através do software Vectrino 1.18 (Figura 18). As representações de Z1 e Z2 referem-se ao eixo

Z (vertical) e devem, em princípio, ser coincidentes.


P á g i n a | 24

Figura 18 – Sinal do ADV para os eixos X, Y, e Z (Z1 e Z2).

Posteriormente, os dados recolhidos pelo ADV (ficheiros do tipo .txt) são tratados, através de

software utilizado no laboratório, desenvolvido em ambiente LabView 8.5 (Endres, 2010), de

modo a se conseguir obter a velocidade média do registo e as médias das velocidades mínimas

e máximas, obtidas em cada onda, para todo o registo (Figura 19).

Figura 19 – Interface do tratamento de resultados para obtenção da velocidade mínima, média e máxima.

Mais concretamente, seguiu-se a metodologia indicada no Anexo A( ver pág. 78 )

Para cada série temporal de velocidades das partículas (ficheiro .txt em Volts)

Abrir o programa xyz1z2etaVetaL.vi (Endres, 2010) de modo a construir ficheiros do tipo

.txt com 5 colunas apenas correspondentes a ux (componente da velocidade em x, cm/s),


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uy (componente da velocidade em y, cm/s), uz (componente da velocidade em z, cm/s), V

(elevação no Vectrino, cm) e L (elevação ao largo, cm);

Abrir o programa MinMedMax.vi (Endres, 2010) para determinar a velocidade média do

registo e as médias das velocidades mínimas e máximas, obtidas em cada onda, para todo

o registo;

Fazer um “print screen” da interface do programa MinMedMax.vi e salvar como .jpg.

4. ANÁLISE ESTATÍSTICA DA VELOCIDADE DAS PARTÍCULAS

4.1. Metodologia

Após o tratamento dos dados obtidos no ADV descrito em 3.2, a análise estatística consistiu na

determinação dos parâmetros estatísticos: desvio padrão, variância, distorção e curtose da

série de valores de velocidade ux registados num ponto, para cada condição de agitação

incidente, ao longo da posição no eixo x.

Para tal, estabeleceu-se uma metodologia baseada em tabelas de Excel e nas funções

estatísticas desta aplicação.

Esta metodologia consiste na realização de uma folha de cálculo no programa Microsoft –

Excel 2007, para cada condição de agitação, constituída pelas seguintes colunas:

o Data (coluna B), que deve ser registada diariamente, nº de posição (coluna C) e a

posição em x, valores em cm (coluna D);

o Profundidade da água no canal, em cm (coluna E):

o 10001080,6.0 x ;

o 01000,20

6.0

xx ;

o 080

60 x,x

. ;

o Distância ao fundo do volume de controlo, em cm (coluna G), onde a distância ao

fundo do volume de controlo é calculada pela fórmula: cmADVz 5_ , em que


P á g i n a | 26

ADVz _ , posição do ADV, é a distância ao fundo do emissor de sinal do ADV, dada

pelo programa Vectrino, e 5 cm é a distância entre o emissor e o volume de controlo

do sensor;

o Profundidade do volume de controlo, em cm (coluna F), dada pela diferença entre

profundidade da água (coluna E) e a distância ao fundo do volume de controlo (coluna

G);

o Velocidades mínimas, médias e máximas, em cm/s (colunas H, I e J), determinadas

pelo programa MinMedMax.vi (Endres, 2010, Figura 19) que são acrescentadas

manualmente dia a dia;

o Desvio padrão (coluna K), variância (coluna L), distorção (coluna M) e a curtose (coluna

N), utilizando para este efeito as funções estatísticas do Excel cujas denominações são:

DESVPAD(), VAR(), DISTORÇÃO() e CURT() ;

o Valores da série temporal de ux para cada posição do eixo x, em cm/s (colunas Q a CX),

que são acrescentados manualmente dia a dia (Tabela à direita, ver Figura 20).

Note-se que:

o Cada linha do Excel corresponde a um ensaio, e que se faz variar a posição ao longo do

eixo x em cada ensaio;

o A folha de Excel ficou preparada de maneira a que baste acrescentar nas células

correctas (colunas Q a CX), os valores medidos da série temporal de ux correspondente

à posição em x, para que apareçam automaticamente os valores estatísticos das

respectivas posições em x estudadas.

Na Figura 20 apresenta-se um extracto da folha Excel:


P á g i n a | 27

Figura 20 – Extracto da folha de cálculo realizada, para cada condição de agitação.

Para um procedimento automático deve seguir-se os seguintes passos:

a) Abrir a pasta do dia de ensaio a registar (cujo nome é do tipo DiaMesAno, por

exemplo, “08102010”) que contém os ficheiros dos resultados;

b) Abrir a pasta “Ux” que contém os ficheiros de Excel, para cada condição de agitação;

c) Abrir um ficheiro de Excel (aconselha-se o: T1.1s_H12cm.xls);

d) Colocar a data da realização do ensaio a registar na linha correspondente ao nº de

posição realizada (neste caso do dia 08-10-2010, a posição em x era 100 cm);

e) Ir à pasta do dia de ensaio a registar (“08102010”) e abrir o ficheiro do tipo

T..H.._.._VHT_mmm.jpg correspondente ao ficheiro de Excel que foi aberto (neste caso

será o: T11_H12_100_VHT_mmm.jpg), Figura 21. Este ficheiro

T11_H12_100_VHT_mmm.jpg corresponde a um “print screen” da interface do

programa MinMedMax.vi, quando aplicado aos dados obtidos no dia 08-10-2010.

f) Copiar os valores das médias de velocidades ux, que se encontram sublinhados a

vermelho na Figura 21, para as colunas da folha de Excel adequadas, na mesma linha

de células da alínea d);


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Figura 21 – Ficheiro T11_H12_100_VHT_mmm.jpg. Indicação dos valores a retirar para a folha Excel

g) Ir à pasta do dia de ensaio a registar e abrir o ficheiro do tipo T..H.._.._VHT

correspondente ao ficheiro de Excel que foi aberto (neste caso, será o:

T11_H12_100_VHT.txt). Este ficheiro contém 5 colunas correspondentes a ux

(componente da velocidade em x, cm/s), uy (componente da velocidade em y, cm/s), uz

(componente da velocidade em z, cm/s), V (elevação no Vectrino, cm) e L (elevação

ao largo, cm) e são resultado da aplicação do programa xyz1z2etaVetaL.vi (ver Anexo

A, pág.78);

h) Seleccionar todos os valores e colá-los para a tabela das colunas Q a CX do ficheiro de

Excel clicando com o botão do lado direito do rato na célula da primeira linha da

coluna com o nº de posição do ensaio a registar (ficam coladas as 5 colunas de valores

descritas em g)) (ver Figura 22);


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Figura 22- Extracto do ficheiro Excel T1.1s_H12cm.xls (colunas Q a CX) com indicação do procedimento para efectuar a colagem dos valores do ficheiro T11_H12_100_VHT.txt.

i) Como só a 1ª coluna colada nos interessa (contém os valores de ux), eliminam-se os

valores das outras colunas copiadas adjacentes (do lado direito) que dizem respeito ao

registo dos seguintes ensaios (ver Figura 23);

Figura 23 - Extracto do ficheiro Excel T1.1s_H12cm.xls (colunas Q a CX) com indicação do procedimento a efectuar retirar as 4 colunas finais

j) Repetir todos os passos começando na alínea c) para os restantes ficheiros de Excel de

cada condição de agitação.

4.2. Resultados

Nas figuras seguintes apresentam-se para a condição de agitação: T=2.5 s, H=18 cm:


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A variação temporal de ux, para uma posição de x (posição nº3, x=900, do dia 14/07/2010),

Figura 24;

A variação do valor médio das séries de valores ux registadas num ponto e da média dos

valores mínimos e máximos, de cada onda no registo, ao longo da posição no eixo x (desde

a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição nº 40, x=100, do dia

08/10/010):

o Média dos valores mínimos de velocidade ux, Figura 25;

o Média dos valores de velocidade ux , Figura 26;

o Média dos valores máximos de velocidade ux , Figura 27;

A variação do desvio padrão, Figura 28, variância, Figura 29, distorção, Figura 30, e curtose

Figura 31 das séries de valores ux registadas num ponto, em função da posição ao longo do

eixo x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição nº 40, x=100, do

dia 08/10/010);

Figura 24 – Série temporal da velocidade ux numa posição de x(posição nº3, x=900cm, do dia 14/07/2010).


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Figura 25 – Variação da média dos valores mínimos registados em cada onda para as séries de valores ux medidos

num ponto, ao longo da posição no eixo x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição nº

40, x=100, do dia 08/10/010).

Figura 26 – Variação da média das séries de valores ux registadas num ponto, ao longo da posição no eixo x

(desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição nº 40, x=100, do dia 08/10/010).


P á g i n a | 32

Figura 27 – Variação da média dos valores máximos registados em cada onda para as séries de valores ux medidos

num ponto, ao longo da posição no eixo x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição nº

40, x=100, do dia 08/10/010).

Figura 28 – Variação do desvio padrão das séries de valores ux registadas num ponto, com a variação da posição

em x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010 até à posição nº 40, x=100, do dia 08/10/010).


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Figura 29 – Variação da variância das séries de valores ux registadas num ponto, com a variação da posição em x


Figura 30 – Variação da distorção das séries de valores ux registadas num ponto, com a variação da posição em x



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Figura 31 – Variação da curtose das séries de valores ux registadas num ponto, com a variação da posição em x


4.3. Caracterização das distribuições bi-dimensionais das

componentes da velocidade nos planos xy, xz e yz ,

4.3.1. Metodologia

Foi feita uma análise ao longo do eixo x do canal das distribuições bi-dimensionais das

componentes de velocidade das partículas num ponto, para os planos xy, xz e yz. O

procedimento foi:

o A avaliação de parâmetros relacionados aos comprimentos médios (Ex, Ey, Ez) nos

gráficos, paralelos aos eixos, das nuvens de pontos obtidas;

o A razão entre esses parâmetros de comprimento obtidos (Ez/Ex, Ey/Ex, Ey/Ez).

Para tal, estabeleceu-se uma metodologia baseada em tabelas do Microsoft Excel e nas

funções desta aplicação.

Esta metodologia consiste na realização de uma folha de cálculo no programa Excel, para cada

condição de agitação, constituída pelas seguintes colunas:

o Data (coluna B) que deve ser registada diariamente, nº de posição (coluna C) e posição

em x, valores em cm (coluna D);


P á g i n a | 35

o Médias dos valores positivos registados na série de velocidades ux , em cm/s (coluna

E), Médias dos valores positivos registados na série de velocidades uy , em cm/s

(coluna H), Médias dos valores positivos registados na série de velocidades uz , em

cm/s (coluna K). Para isto usou-se a fórmula de funções do Excel: SOMA.SE(

;">0")/CONTAR.SE( ;">0") ;

o Médias dos valores negativos registados na série de valores ux, em cm/s (coluna F),

Médias de valores negativos registados na série de valores uy, em cm/s (coluna I),

Médias de valores negativos registados na série de valores uz , em cm/s(coluna L). Para

isto usou-se a fórmula de funções do Excel: SOMA.SE( ;"<0")/CONTAR.SE( ;"<0") ;

o Diferença das médias dos valores negativos e positivos registados na série de valores

de ux, obtendo-se o parâmetro de comprimento Ex, em cm/s (coluna G);


de uy , obtendo-se o parâmetro de comprimento Ey , em cm/s (coluna J);


de uz , obtendo-se o parâmetro de comprimento Ez , em cm/s (coluna M);

o Razão entre Ez/Ex (coluna N);

o Razão entre Ey/Ex (coluna O);

o Razão entre Ey/Ez (coluna P);

o Valores das série temporais de ux, uy e uz para cada posição do eixo x (colunas S a JP)

que são acrescentados manualmente dia a dia. (Tabela à direita, ver Figura 32 )

Note-se que:

o Cada linha do Excel corresponde a um ensaio, e que se faz variar a posição ao longo do

eixo x em cada ensaio;

o A folha de Excel ficou preparada de maneira a que baste acrescentar os valores diários

medidos da série temporal de ux, uy, uz para a correspondente posição em x (colunas S

a JP). Após este procedimento aparecem automaticamente nas células correctas os

valores das médias de valores positivos e negativos das séries temporais de cada


P á g i n a | 36

componente da velocidade, assim como os parâmetros de comprimento Ex ,Ey e Ez e as

razões Ez/Ex , Ey/Ex , Ey/Ez das respectivas posições em x estudadas.

Na Figura 32 apresenta-se um extracto da folha de Excel:

Figura 32 - Extracto da folha de cálculo realizada, para cada condição de agitação.

Para um procedimento automático deve seguir-se os seguintes passos:

a) Abrir a pasta do dia de ensaio a registar (cujo nome é DiaMêsAno, por exemplo,

“08102010”) que contém os ficheiros dos resultados;

b) Abrir a pasta “Ex,Ey,Ez” que contém os ficheiros de Excel para cada condição de

agitação;

c) Abrir um ficheiro de Excel (aconselha-se o: T1.1s_H12cm_E.xls);

d) Colocar a data da realização do ensaio a registar na linha correspondente ao nº de

posição e posição em x respectivas (neste caso do dia 08-10-2010, a posição era 100

cm);

e) Ir à pasta do dia de ensaio a registar (“08102010”) e abrir o ficheiro do tipo

T..H.._.._VHT correspondente ao ficheiro de Excel que foi aberto (neste caso, será o:

T11_H12_100_VHT.txt). Este ficheiro contém 5 colunas correspondentes a ux

(componente da velocidade em x, cm/s), uy (componente da velocidade em y, cm/s), uz

(componente da velocidade em z, cm/s), V (elevação no Vectrino, cm) e L (elevação

ao largo, cm) e são resultado da aplicação do programa xyz1z2etaVetaL.vi (ver Anexo

A, pág. 78);


P á g i n a | 37

f) Seleccionar todos os valores e colá-los para a tabela das colunas AA a JX do ficheiro de

Excel clicando com o botão do lado direito do rato na célula da primeira linha da 1ª

coluna com o nº de posição do ensaio a registar (ficam coladas as 5 colunas de valores

descritas em f)) (ver Figura 33);

Figura 33 - Extracto do ficheiro Excel T1.1s_H12cm_E.xls (colunas AA a JX) com indicação do procedimento para efectuar a colagem dos valores do ficheiro T11_H12_100_VHT.txt.

g) Como só as primeiras 3 colunas coladas nos interessam (de ux, uy e uz), eliminam-se os

valores das outras duas colunas copiadas adjacentes (do lado direito) que dizem

respeito ao registo dos seguintes ensaios (ver Figura 34);

Figura 34 - Extracto do ficheiro Excel T1.1s_H12cm_E.xls (colunas AA a JX) com indicação do procedimento a efectuar retirar as 4 colunas finais

h) Repetir todos os passos começando na alínea c), para os restantes ficheiros de Excel de

cada condição de agitação.


P á g i n a | 38

4.3.2. Resultados

Nas figuras seguintes apresentam-se para a condição de agitação: T=2,5s H=18cm:

- Ez/Ex em função da posição no eixo do x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010

até à posição nº 40, x=100, do dia 08/10/010), Figura 35;

- Ey/Ex em função da posição no eixo do x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010

até à posição nº 40, x=100, do dia 08/10/010), Figura 36;

- Ey/Ez em função da posição no eixo do x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia 09/07/2010

até à posição nº 40, x=100, do dia 08/10/010), Figura 37.

Figura 35 – Variação da razão Ez/Ex em função da posição no eixo do x(desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia

09/07/2010 até à posição nº 40, x=100, do dia 08/10/010).


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Figura 36 – Variação da razão Ey/Ex em função da posição no eixo do x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia


Figura 37 – Variação da razão Ey/Ez em função da posição no eixo do x (desde a posição nº 1, x=-1080cm, do dia



P á g i n a | 40

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste relatório descreveram-se os trabalhos realizados no LNEC no período de 06 de Setembro

de 2010 a 18 de Outubro de 2010.

Este trabalho consistiu essencialmente na:

o Aprendizagem dos procedimentos de ensaios em modelo físico;

o Realização de ensaios em modelo físico com vista à recolha de dados de elevação da

superfície livre e da velocidade das partículas, para várias condições de agitação

incidente, correspondentes às posições dos instrumentos ao longo do canal desde

-110 cm até 160 cm (29 posições). Assim, para cada posição, foi efectuado 1 ensaio

correspondente a 15 condições de agitação incidente. No total, foram efectuados 435

ensaios;

o Análise temporal das séries de valores de elevação da superfície livre com o programa

ANOIAGI (Fortes et al, 2010) , correspondentes às posições ao longo do canal desde

-110 cm até 160 cm;

o Análise temporal da série de valores de velocidade das partículas segundo o eixo x (ux),

para cada condição de agitação e ao longo da posição em x do canal através da

utilização dos programas xyz1z2etaVetaL.vi e MinMedMax.vi (Endres, 2010);

o Estabelecimento de uma metodologia para a análise estatística da série de valores de

velocidade das partículas segundo o eixo x (ux), para cada condição de agitação, ao

longo da posição em x do canal;

o Aplicação da metodologia aos dados obtidos nos ensaios realizados e análise dos

resultados obtidos;

o Estabelecimento de uma metodologia para a caracterização da forma das distribuições

bi-dimensionais das componentes da velocidade nos planos xy, xz e yz, fazendo uma

análise, ao longo do eixo x do canal, da distribuição das componentes de velocidade

das partículas num ponto;

o Aplicação da metodologia desenvolvida aos dados obtidos nos ensaios realizados e

análise dos resultados obtidos;

o Realização do presente relatório.


P á g i n a | 41

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Endres (2010) – Programas xyz1z2etaVetaL.vi (a) MinMedMax.vi (b) em Labview 8.5: (a)

Conversão de valores medidos em Volt para cm/s e cm, de velocidades e elevações,

respectivamente; e (b) Identificação temporal de ondas, valores médios de mínimos, médios e

médios de máximos.

Fortes, C.J.E.M.; Pinheiro, L.; Santos, J.A. (2010) – Análise temporal, espectral e de erros no

pacote SOPRO. Aplicações. 10º Congresso da Água – Marcas d’Água, Algarve, 21 a 24 de

Março.

Saiote, R. (2010) - Relatório de Estágio – LNEC – 15 de Julho a 30 de Setembro. LNEC,

Setembro.


P á g i n a | 42

ANEXOS


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ANEXO A

Relatório de procedimentos para

ensaios com o ADV


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Equipamento:

Na Observation box:

CPU 1 (TOSHIBA portátil)

Geração de ondas (Labview)

Junto ao canal:

CPU2 (Torre)

Recolha de dados (Vectrino & Signal express - National instruments)

Hardware

Placa da National Instruments

Transferência de dados analógicos para digital

Password’s dos CPU’s:

CPU1 – lnec1700

CPU2 – Apenas carregar em ok (Sem password) (Atenção carregar F1 para iniciar computador, acertar sempre a hora deste computador!)

Passo 1 – Ligações


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Na caixa junto ao canal:

1. Ligar a alimentação na tomada que está no chão

2. Ligar o botão superior direito (Master Switch – botão preto)

3. Ligar à esquerda o botão no sistema de geração (botão National Instruments) (automaticamente liga a luz amarela, e depois liga a luz verde quando está pronto e desaparece ficando ligado amarelo no “Ready” (quando a geração está a ser feita a luz passa a acender no “Active”)

Na caixa por trás do canal:

1. Ligar o interruptor 1 (está ao lado da ficha)

2. Esperar que apareça o código “bb” no display

3. Ligar o interruptor 2 (mais à esquerda)

4. Acende uma luz vermelha a piscar e aparece na luz de código “Ab” no display (este é um sinal de segurança para não sobreaquecer o quadro)

5. Ligar o interruptor 3

6. Acende uma luz com o código “AF” no display


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7. Para desligar o quadro fazer o percurso inverso à ligação do quadro

CPU1:

1. Ligar o computador – a password é “lnec1700”

1 2

3

Display


P á g i n a | 47

2. Ligar o cabo USB azul ao computador, só quando este já tiver iniciado totalmente.

Deve evitar-se utilizar a porta USB do meio dado que tem apresentado problemas ao se ligar os equipamentos.

Ligações junto ao CPU2:

1. Verificar a se todos os instrumentos estão ligados na extensão que está colocada no chão (instrumentos: box, placa da National Instruments, monitor, computador, Vectrino) (figura abaixo)


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2. Verificar se estão os instrumentos ligados na extensão (ficha tripla na figura abaixo):

3. Verificar se as sondas 1 (de nível ao largo) e sonda 2 (de nível junto ao ADV) estão ligadas na box de acordo com a figura abaixo:


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4. Verificar se os fios das sondas de nível 1 e 2 que saem da box estão ligados à placa da National Instruments (a sonda 1 corresponde ao canal 6 e a sonda 2 corresponde ao canal 5 da placa da National Instruments) (figura abaixo)

5. Verificar as ligações do ADV para a placa da National Instruments (no ADV: x(1) no canal 1 da placa, y(2) no canal 2 da placa, z1(3) no canal 3 da placa, z2(4) no canal 4 da placa e ground (5) no negativo da placa (terra) juntamente com o negativo das sondas de nível e dos canais do ADV) (figuras abaixo)


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6. Verificar as ligações USB atrás do CPU2, uma da placa da National Instruments (fio

azul) e a outra do ADV, como na figura abaixo! Não trocar o local porque senão muda a porta de ligação ao Vectrino!


P á g i n a | 51

CPU 2:

1. Verificar mais uma vez se está tudo ligado e pronto a iniciar o computador


P á g i n a | 52

Passo 2 - Configuração do CPU1 como

gerador de sinal:

1. Quando se liga o cabo USB azul, o software “LabVIEW SignalExpress” inicia automaticamente. (Se este não ligar clicar em “Start” -> “Programs” -> “National Instruments” -> “LabVIEW SignalExpress” -> “LabVIEW SignalExpress”)

2. Clicar na entrada analógica (aquela que tem o circulo vermelho na figura abaixo)

3. Depois da entrada ficar highlighted (verde) clicar em OK para o LabVIEW entrar

Primeira vez:

No LabVIEW:

1. NÃO ESQUECER, clicar em “STOP” na barra de ferramentas

2. Right click no “DAQmx Acquire” e fazer delete (Quando se inicia o programa através do menu iniciar não é necessário este passo)

3. Tem que se colocar o software “LabVIEW SignalExpress” sem projectos


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4. Fazer right click à esquerda (o mesmo que clicar em “add step”)

Clicar em “Create Signals” -> “Create analog signal”

No separador “Configuration”, em “Signal type”, escolher “DC signal” e seleccionar 0.0000 de Offset(v)


Clicar em “Load/Save Signals” -> “Analog Signals” -> “Load from ASCII”

6. Escolher o ficheiro da onda a gerar em “Import file path” e seleccionar “All files” para que se consiga visualizar todos os ficheiros das ondas

Escolher, por exemplo, o ficheiro T25H18_V472_novo.dat (Atenção! Os dados de entrada aqui devem ser voltagens!)


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7. No separador “Import Signals”:

Fazer “check” à “Column 2”

Em “Input x value” e seleccionar a “Column 1”



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Clicar em “Generate Signal” -> “DAQmx Generate” -> “Analog Output” -> “Voltage”

9. Vai aparecer uma janela – escolher o canal “ao0” e clicar em “ok”

10.No separador “Configuration”

Clicar em “Generate Mode”

Seleccionar “Continuous Sample”

11.No separador “Advanced Timing”

Clicar em “Regenerate Mode”

Selecionar “Do not allow regeneration”

12.Verificar se os menus estão pela seguinte ordem:


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13.Para começar a geração da onda clicar em “DAQmx Generate”

Clicar no “triângulo virado para baixo” e seleccionar a “Column 2” da onda a gerar

Próximas vezes:

No LabVIEW:

1. Seleccionar “File” -> “Open Project”

Ir à pasta “VecNivCan” e abrir o ficheiro “gerador.seproj”

2. Clicar duplamente em “DAQmx Generate” para visualizar a onda a ser gerada


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Passo 3 – Configuração do CPU2 para aquisição de dados:

1. Ligar o CPU2

2. Clicar F1 se apresentar mensagem de erro ao inciar

3. Quando pedir a password clicar em “ok” (não tem password)

4. Colocar hora e data certas

5. Na pasta VecNivCan, criar uma nova pasta onde os ficheiros de registo vão ser guardados, tendo um nome com o formato DDMMAAAA

6. Actualizar o ficheiro “Diário dos ensaios ADV.doc”, que se encontra na pasta VecNivCan, com todos os dados do dia em que se está a efectuar o ensaio.


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7. Clicar no icon do software Vectrino, que se encontra no Desktop

8. Clicar em “Communication”, na barra de ferramentas


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9. Clicar em “Serial port” e verificar se os valores estão como na figura abaixo (deve funcionar tudo bem com os valores que estão na figura abaixo, caso contrario tem que se experimentar vários valores)

10.Clicar em “Communication”, na barra de ferramentas

Clicar “terminal emulator”

E no menu em “send break” para verificar se o ADV está a comunicar bem com o CPU2 (se estiver a comunicar bem, no ecrã vai aparecer algo do género Nortek qualquer coisa como na figura abaixo)

11. Clicar em “Data collection”

Depois em “Edit configuration” (também pode ser icon que tem o desenho de uma mão com uma folha e colocar as opções da configuração como na figura abaixo


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12.Seguidamente clicar em “Apply” e depois em “Update”

13.Seguidamente iniciar a visualização dos valores do ADV com o Vectrino, clicar no icon com a seta azul para baixo (para desligar clicar no icon da seta vermelha para cima)

14.Verificar os parâmetros da correlação (próximos dos 90), distância ao fundo (se os valores fazem sentido), SNR (próximo dos 15-20) e qualidade (maior possivel)


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15.Na janela principal do vectrino clicar sobre o eixo y de qualquer um dos gráficos e colocar a escala de +100 a –100

16.Clicar em “Start” -> “Programs” -> “National Instruments” -> “LabVIEW SignalExpress” -> “LabVIEW SignalExpress”)

17.Com o botão direito do rato clicar na janela branca do lado esquerdo e, como na figura abaixo, clicar em “Aquire Signals” -> “DAQmx Acquire” -> “Analog Input” -> “Voltage”

18.Seleccionar os canais de 0 a 5 e clicar em “ok”


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19.Colocar as settings na janela como na figura abaixo (Samples to read: 25; Rate: 25Hz)

20.Clicar no separador Data View

Clicar com o botão direito do rato na janela escura e escolher Data View -> Add Display Below


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Na janela superior, clicar com o botão direito do rato na janela superior do data view e seleccionar “Signals” -> “Add Signals” e adicionar desde o sinal “Voltage – cDAQ1Mod1_a0” até ao “Voltage – cDAQ1Mod1_a3”

21. Na janela inferior, clicar com o botão direito do rato na janela superior do Data View e seleccionar “Signals” -> “Add Signals” e adicionar o sinal “Voltage – cDAQ1Mod1_a4” e “Voltage – cDAQ1Mod1_a5”

Próximas vezes:

1. Ligar o CPU2

2. Clicar F1 se apresentar mensagem de erro ao iniciar

3. Quando pedir a password clicar em “ok” (não tem password)

4. Colocar hora e data certas

5. Na pasta VecNivCan, criar uma nova pasta onde os ficheiros de registo vão ser guardados, tendo um nome com o formato DDMMAAAA

6. Actualizar o ficheiro “Diário dos ensaios ADV.doc”, que se encontra na pasta

VecNivCan, com todos os dados do dia em que se está a efectuar o ensaio.


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No software Vectrino:

1. Seleccionar “File” -> “Open configuration”


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Ir à pasta “VecNivCan” e abrir o ficheiro “Configuração vectrino.dep”

2. Clicar na barra de ferramentas onde diz comunication

Clicar “terminal emulator”

E no menu em “send break” para verificar se o ADV está a comunicar bem com o CPU2 (se estiver a comunicar bem, no ecrã vai aparecer algo do género Nortek qualquer coisa como na figura abaixo)

3. Clicar em “Data collection”

Depois em “Edit configuration” (também pode ser icon que tem o desenho de uma mão com uma folha e colocar as opções da configuração como na figura abaixo

4. Seguidamente clicar em “Apply” e depois em “Update”

5. Seguidamente iniciar a visualização dos valores do ADV com o Vectrino, clicar no icon com a seta azul para baixo (para desligar clicar no icon da seta vermelha para cima)

6. Seguidamente iniciar a visualização dos valores do ADV com o Vectrino, clicar no icon com a seta azul para baixo (para desligar clicar no icon da seta vermelha para cima)


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7. Verificar os parâmetros da correlação (próximos dos 90), distância ao fundo (se os valores fazem sentido), SNR (próximo dos 15-20) e qualidade (maior possível)

8. Na janela principal do vectrino clicar sobre o eixo y de qualquer um dos gráficos e colocar a escala de +100 a –100

No software LabVIEW SignalExpress:

1. Seleccionar “File” -> “Open Project”

Ir à pasta “VecNivCan” e abrir o ficheiro “gravador.seproj”

Passo 4 – Colocação do ADV na posição correcta

1. Ainda com o canal sem água, colocar o ADV na posição do canal em que se vai efectuar

os ensaios.


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Este tem que estar centrado com o canal e ao meio da coluna de água. Para isso utiliza-se uma fita métrica para o colocar na posição correcta.

Também se tem que utilizar um nível para verificar a sua verticalidade, e corrigi-la se necessário.


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Passo 5 – Encher o canal com água do reservatório


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1. Abrir a válvula de entrada e saída de água do canal

2. Verificar se as válvulas estão fechadas


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3. Verificar se a válvula de retorno está fechada

4. Bombear a água do local onde está a bomba de modo a que não entre na correia


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Ligar a ficha que está no chão junto ao reservatório

Desligar a ficha quando se começa a ouvir o ar a entrar na bomba

5. Carregar no botão verde para encher o canal


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6. Quando o canal estiver com o nível de água correcto, carregar no botão vermelho para parar de bombear água para o canal

7. Fechar a válvula de entrada e saída do canal

8. Para retirar a água do canal, abrir a válvula de entrada do canal e a de retorno

Passo 6 – Ensaios

Notas:


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Poderá ser necessário gerar uma ou duas ondas de grande período e altura com o

Vectrino ligado para que o ADV comece a detectar bem as partículas em suspensão na água. Escolher, por exemplo a onda T25H18. (Normalmente, se for água do reservatório, não é preciso, mas se for água da rede, talvez seja melhor).

Nunca se deve interromper o ensaio quando este já começou, evitando assim que a pá fique fora da posição zero inicial.

Verificar periodicamente se o motor do batedor está a aquecer demasiado! Se ao meter a mão no motor, este queimar, tem que se parar um pouco para deixar o motor aquecer.

Caso o motor sobreaqueça, o sistema desliga-se automaticamente para evitar que sejam causados danos no hardware. Nesse caso, aparecerá a mensagem “F219” no display, na caixa atrás do canal. Para resolver este problema, tem que se recorrer às soluções apresentadas no final do relatório de procedimentos e esperar que o motor alcance arrefeça.

Verificar sempre se a sonda de nível junto ao ADV está a registar as voltagens correctas (observar na janela inferior do Data View do CPU2 se não existem rectas quando estão a ser geradas ondas)

Procedimento para cada geração de onda:

1. No software “LabVIEW SignalExpress”, do CPU1, fazer duplo click em “Load from ASCII” e no separador “Parse file”, clicar em “input file path”

Seleccionar “All files” para que se consiga visualizar todos os ficheiros das ondas e escolher o ficheiro de onda a gerar


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2. Em “DAQmx Generate”

Clicar no “triangulo virado para baixo” e seleccionar a “column 2” do ficheiro da onda que se quer gerar

3. Em simultâneo:

No CPU1 Clicar em “Run”

No CPU2 clicar em “Record” (se não estiver já, fazer check a “Voltage” na janela que aparece) e clicar em “OK”

4. Clicar em “Stop” quando acabarem os 10 minutos de ensaio

5. Gravar os dados na pasta do dia:

Right click em “Voltage” e seleccionar “Convert to ASCII”

Seleccionar a pasta do dia em que se está a fazer os ensaios dentro da pasta VecNivCan, e o nome do ficheiro tem o formato T(período)H(altura)_(posição)

Fazer right click no ficheiro que foi gravado no LabVIEW SignalExpress no canto inferior esquerdo do ecrã e clicar em delete

6. Verificar o nível de água e corrigi-lo se for necessário

7. Repetir o processo para a onda seguinte

Passo 7 – Calibração das sondas de nível e

registo das constantes de calibração

1. Quando todos os ensaios do dia estiverem concluídos, abrir o ficheiro “calibracao

diogo endres.xls”, que se encontra na pasta VecNivCan, no CPU2


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2. Criar um novo registo para o dia, copiando o do dia anterior (para que as fórmulas de

cálculo das constantes de calibração se mantenham nas células correctas) e apagar os valores correspondentes aos níveis do dia anterior

3. Ajustar as sondas de nível ao largo e do ADV, às posições em que se vai efectuar a leitura dos valores de voltagem (o valor do nível é lido numa chapa como a da figura abaixo)


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4. Registar os valores médios de voltagem das sondas de nível, indicados no software “LabVIEW SignalExpress”, no ficheiro “calibracao diogo endres.xls”

5. Se tudo correu bem, os valores das constantes, dados pelas células com fundo verde, serão à volta de 3


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Programas para análise dos resultados

1. Abrir o programa “xyz1z2etaVetaL.vi” em LabVIEW

2. Clicar na “seta” em cima para correr o programa

3. Abrir o ficheiro de dados extraído das sondas (este ficheiro tem 6 colunas)

4. Colocar os parâmetros de calibração das duas sondas de nível. Estes valores mudam todos os dias.

5. Escolher o início a 120s e a duração a 240s.


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6. Clicar “pressione para gravar”

7. Gravar o ficheiro de resultados com o nome original do ficheiro dos dados de origem e adicionar “_VHT” ao nome do ficheiro de resultados

8. Abrir o programa “MinMedMax.vi” em Labview

9. Clicar na seta para correr o programa e abrir o ficheiro “VHT” criado no programa anterior (xyz1z2etaVetaL.vi)


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10. Fazer “print screen” dos resultados do MinMedMax.vi e gravar ficheiro na pasta do dia que se está a utilizar

11. Em seguida, ir à pasta “ANOIAGI” que está dentro da pasta VecNivCan e abrir “anoiagi.mdb”

12. Com o Access aberto, clicar duplamente em “Abre_Proj”


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13. Clicar duplamente em New Project

14. Clicar em “Sim” no aviso que aparecer

15. Escolher “Novo Projecto” de entre a lista de projectos (normalmente está sempre no fim da lista)

16. Clicar em Open Project

17. Em “Project”, inserir no nome do projecto com o formato ADV_DDNomeDoMês (na figura abaixo está “ADV_12Julho”)


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18. Em “Data”, verificar que todos os valores estão conforme a figura em seguinte

19. Em “Run ANOI” a) Definir a pasta em que estão os ficheiros a processar b) Seleccionar todos os ficheiros “qualquercoisa_VHT.txt” c) Clicar em “Write data file for ANOI” d) Clicar em “Run ANOI”


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20. Deixar correr o ANOIAGI.exe na linha de comandos e premir uma tecla quando terminar

21. Por fim, os dados que se querem estão no ficheiro “Resultados_Totais.res”, que se encontra na pasta ANOIAGI\AN_qualquercoisa (neste caso será a pasta AN_291_ADV_12Julho)

a)

b) c)

d)


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Em caso do batedor parar na posição errada

Notas:

Nunca desligar o quadro quando a pá parar fora do zero inicial. Só mesmo em caso

das seguintes soluções não resolverem o problema.

Solução nº 1:

1. Ir à caixa atrás do canal e colocar o display em “Ab”

2. Se este não passar automaticamente para “Ab”, clicar no interruptor “S1” para fazer reset à mensagem de erro

3. No CPU1, seleccionar “DC signal”, em “DAQmx Generate”


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4. Clicar em “Run”, esperar 2 ou 3 segundos e clicar em “Stop”

5. Ir à caixa atrás do canal e colocar o display em “AF”.

6. Caso tudo corra bem, a pá deve voltar à posição inicial. Caso contrário, tem que se recorrer à solução nº 2

Solução nº 2:

1. Ir à caixa atrás do canal desligar tudo

2. Esperar 15 segundos e voltar a ligar os interruptores 1 e 2 até aparecer “Ab” no display na caixa atrás do canal

3. No CPU1, seleccionar “DC signal”, em “DAQmx Generate”

4. Clicar em “Run”, esperar 2 ou 3 segundos e clicar em “Stop”

5. Voltar à Box atrás do canal e desligar tudo

6. Em seguida, ligar tudo até aparecer “AF” no display na caixa atrás do canal

7. No CPU1, ir à pasta “Desktop\COI3\Recover_Position_Lost_Zero_Memory.vi”

8. Clicar em “Run”


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9. Esperar que o programa pare automaticamente e ler valores, que têm que estar entre 0.04 e 0.06

10. Voltar a desligar todos os interruptores na caixa atrás do canal

11.Esperar 15 segundos e voltar a ligar os interruptores 1 e 2 até aparecer “Ab” no display na caixa atrás do canal

12.No CPU1, seleccionar “DC signal”, em “DAQmx Generate”

13.Clicar em “Run”, esperar 2 ou 3 segundos e clicar em “Stop”

14.Voltar à Box atrás do canal e desligar tudo

15.Em seguida, ligar tudo até aparecer “AF” no display na caixa atrás do canal

16.Agora o problema deve estar resolvido e a pá na sua posição inicial


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relatório de estágio - lnec · relatório de estágio - lnec 2010 p á g i n a | 2 agradecimentos...

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