Abordagem de Conservação de Energia para Análise de Sistemas

1. Definindo a instalação

1. Certifique-se de que o ventilador não está funcionando, para que não haja fluxo na instalação.
2. Verifique se o sistema de aquisição de dados (Figura 4(A)) segue o esquema na figura 2B.
   1. Conecte a porta positiva do transdutor de pressão #1 (ver figura 2B para referência) à torneira de pressão a montante da válvula ( ).
   2. Deixe a porta negativa do transdutor de pressão #1 aberta às condições do quarto (receptor: ). Assim, a leitura deste transdutor será diretamente.
   3. Conecte a porta positiva do transdutor de pressão #2 (ver figura 2B para referência) à torneira de pressão do plenário ( ).
   4. Conecte a porta negativa do transdutor de pressão #2 (ver figura 2B para referência) à torneira de pressão a montante da válvula ( ). Assim, a leitura deste transdutor será diretamente, conforme exigido pela equação (10).
3. Certifique-se de que o canal virtual 0 no sistema de aquisição de dados (Figura 4(B)) corresponde a #1 transdutor de pressão ( ) e o canal virtual 1 corresponde a #2 transdutor de pressão ( ).
4. Defina o sistema de aquisição de dados para amostrar a uma taxa de 100 Hz para um total de 500 amostras (ou seja, 5s de dados).

Mesa 1. Parâmetros básicos para estudo experimental.

Parâmetro	Valor
Diâmetro do tubo(D)	50,8 mm (2 polegadas)
Constante de calibração de #1 transdutor (m_p1)	Pa/V
Constante de calibração #2 transdutor (m_p2)	Pa/V
Pressão atmosférica local	100.474,15 Pa
Temperatura local	297,15 K
Densidade do ar local	1.186 kg/m3

Figura 4. Instalações de fluxo. (A): vista da descarga do plenário na seção receptora antes de instalar o conjunto de válvulas a serem estudadas. (B): três tipos diferentes de válvulas dentro do receptor. Da esquerda para a direita: válvula de portal, válvula globo, válvula borboleta. (C): portas de saída do receptor. As válvulas descarregam o fluxo dentro do receptor, e o ventilador suga o fluxo do receptor através da placa perfurada na imagem. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Medições

1. Regissuço o diâmetro do tubo conectado à válvula e calcule sua área transversal.
2. Determine o número máximo de voltas completas da alça necessária para mover a válvula da posição totalmente fechada para a posição totalmente aberta. Se esse número não for um inteiro, exclua a última rotação fracionada para simplificar esta análise. Para o experimento atual, o número máximo de curvas completas é de 12.
3. Feche a válvula completamente.
4. Gire a pega da válvula até que ela esteja totalmente aberta enquanto conta o número de curvas completas. Para simplificar, use apenas um número inteiro de voltas para o experimento. Por exemplo, são necessárias aproximadamente 12 voltas e 1/3 de uma curva para abrir totalmente a válvula usada neste experimento. Assim, vamos girar a alça desta válvula apenas 12 voltas completas a partir de sua posição totalmente fechada e definir isso como a posição inicial ( ).
5. Ligue a instalação de fluxo.
6. Use o sistema de aquisição de dados para registrar as leituras de e .
7. Digite na tabela 2 os valores médios e obtidos com o sistema de aquisição de dados.
8. Feche a válvula em 1,5 voltas.
9. Repita as etapas 2.6 a 2.8 até que a tabela 2 esteja totalmente povoada.
10. Desligue a instalação de fluxo.

3. Análise de dados

1. Determine o coeficiente de perda da válvula para cada posição angular usando equação (5). Digite esses valores na tabela 2.
2. Determine a taxa de fluxo para cada posição angular da válvula usando equação (10). Digite esses valores na tabela 2.
3. Determine o ponto de operação usando a equação (7). Digite esses valores na tabela 2.
4. Calcule a diferença relativa entre a taxa de fluxo medida e o ponto de operação
5. Use a equação (3) para produzir um gráfico das curvas do sistema para todos os valores de . Considere o coeficiente de perda total como .
6. Adicione a curva característica do ventilador a esta mesma trama usando equação (2).

Mesa 2. Resultados representativos. Medições de diferenças de pressão e estimativas de taxa de fluxo e coeficientes de perda.

[P_pl-P_a] (Pa)	[P_a-P_r] (Pa)	Q (m3/s)	K	Q_OP (m3/s)	ε
246.75	54.00	0.0327	0.450	0.0316	-3.16
208.62	114.22	0.0301	0.976	0.0293	-2.51
156.19	204.80	0.0260	2.198	0.0254	-2.30
109.30	281.69	0.0218	4.224	0.0214	-1.53
71.82	348.38	0.0176	7.863	0.0174	-1.26
38.72	408.60	0.0129	16.989	0.0128	-0.90
15.00	452.39	0.0081	48.359	0.0080	-0.32
2.51	482.50	0.0033	307.799	0.0033	-0.18