MANUAL IVEF
Outubro de 2016
IVEF
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
4.
3.1.
Obrigatoriedades na utilização da instalação experimental..................................5
3.2.
Perigos na utilização da instalação experimental .................................................6
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. 4.1.1.
Experiência nº1 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.
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.
Lista da instrumentação
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 Fluidos
Fundamentos e Aplicações, 1a Edição
Yunus A. Çengel and John M. Cimbala
Copyright 2008, McGraw-Hill, ISBN: 9788586804588
Capítulos 6 e 7 do livro:
Fluid Mechanics
Frank M. White, 7th Edition
Copyright 2011, McGraw-Hill, ISBN 9780071311212
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