Portal de Eventos da ULBRA., XXV SALÃO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA E TECNOLÓGICA

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INSTRUMENTAÇÃO DE UMA BANCADA DE FLUXO DE CABEÇOTES
Diego Santos Quadros, Luis Carlos Gertz, André Cervieri, Antonio Flavio Rodrigues

Última alteração: 10-09-2019

Resumo


A evolução de Motores de Combustão Interna (MCI) é necessária em um mundo cada vez mais sustentável. Buscar alternativas que melhorem a eficiência de MCIs é um dos principais esforços da engenharia. Um equipamento muito importante utilizado para medição da vazão de ar no interior de um duto de um cabeçote de um MCI é a Bancada de Fluxo, pois sua eficiência é proporcional a massa de ar admitida (Taylor, 1988), ou seja, as características de torque, potência e consumo, estão intimamente ligadas à eficiência. A instrumentação de uma bancada de fluxo tradicional, geralmente, é analógica. Normalmente são utilizados manômetros de coluna de água para a medição da pressão do teste e percentual de fluxo. Um operador sem treinamento adequado pode fazer medições inadequadas. Este trabalho tem objetivo principal instrumentar uma banca de medição de fluxo e automatizar os processos e cálculos para obter resultados mais confiáveis na medição de vazão de ar de um cabeçote de um MCI. Bancadas de fluxo são projetadas para medir a resistência ao fluxo de ar através de cabeçotes, coletores de admissão ou exaustão, carburadores, “intercoolers”, filtros de ar, catalisadores, dentre outros. Para testes de admissão de ar, ele é aspirado através do objeto a ser testado para dentro do equipamento por um ventilador, “blower”, e sai através de uma placa de orifícios no topo da bancada. O manômetro principal do teste mede a pressão ou vácuo na base do adaptador de cabeçote, quanto maior a pressão de teste, maior a velocidade e fluxo de ar pelo equipamento. A escala é de 0 a 16 pol.  de H2O e é ajustada ao valor pretendido. O manômetro inclinado do equipamento mede a diferença de pressão através dos cinco orifícios do topo do aparelho e a atmosfera. Selecionando diferentes combinações de orifícios, o medidor pode ser usado em nove diferentes faixas de fluxo, que variam de 0 a 100%. Para determinar a vazão dos dutos de um cabeçote eq. (1) é necessário a área de saída, o coeficiente de descarga, e a velocidade de saída da placa de orifício . Com intuito de instrumentar a medição realizada na bancada foram instalados dois sensores de temperatura DS18B20, um termômetro digital que mede temperaturas de -10ºC até 85ºC com incerteza de ±0.5ºC. Os dados coletados são enviados para um microcontrolador modelo Atmega328p, através de um protocolo de comunicação One Wire, que utiliza apenas um fio e pode comunicar vários sensores com resoluções programáveis de 9, 10, 11 e 12 bits, o que garante uma boa resolução para definir a massa específica do fluido mensurado. Para a medição de pressões foram utilizados dois transdutores piezo-resistivo MPX4115A. Este transdutor combina técnicas microtorneamento, metalização de película fina e de processamento para proporcionar um sinal de saída analógico exato. Para melhorar a resolução do microcontrolador foi utilizado um conversor ADS1115, com taxa de aquisição de 800 pontos por segundo e resolução de 15 bits com ganho ajustável. Como conclusão deste trabalho observou-se que a leitura, que antes era feita analisando os manômetros e termômetros de mercúrio, agora passará a ser exibida em um display LCD. A vantagem do uso de displays LCD é que o usuário já recebe o valor pronto. Assim o operador recebe os dados prontos de forma rápida. A automação com custo reduzido da bancada de fluxo se mostrou confiável e de fácil mensuração.


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