Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:16:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332269.pdf: 8530302 bytes, checksum: b2e1060ccce79415fa31754e93b9a30a (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho descreve a instrumentação e a operacionalização de um reator de volume constante utilizado para medição de velocidade de chama laminar de misturas combustíveis. A velocidade de chama laminar é uma característica de combustão relevante para a combustão em motores a combustão interna e para o desenvolvimento de mecanismos cinéticos detalhados de combustão. O reator, foco desse trabalho, destina-se à análise da combustão de biocombustíveis. Em um experimento típico, a mistura ar-combustível é alimentada ao reator, deixada entrar em equilíbrio térmico, químico e mecânico e, então, sofre ignição no centro do reator por uma centelha. Uma chama esférica propaga-se na direção radial, transformando reagentes em produtos. A velocidade de chama laminar pode ser obtida, tanto a partir da análise da variação transiente da pressão, como a partir da análise óptica da propagação da frente de chama esférica. Para as medições, são utilizados dois transdutores de pressão estática para medição das concentrações de ar e combustível, um transdutor de pressão dinâmica para obtenção da resposta transiente de pressão e uma câmera de alta velocidade acompanhada de um programa computacional para análise da propagação da frente de chama. Para a visualização da frente de chama utilizou-se o método óptico schlieren na configuração tipo Z. O método de schlieren permite também identificar o surgimento, propagação e amplificação de instabilidades na frente de chama que levam à transição de chama laminar para turbulenta. Nesse trabalho realizou-se a instrumentação do reator, o desenvolvimento de hardwaree software de comando e aquisição de leituras e o cálculo da velocidade de chama laminar. Foram desenvolvidos dois softwares em LabVIEW. O primeiro, para o gerenciamento dos ensaios, obtenção da resposta transiente de pressão e obtenção das imagens e, o segundo, para o tratamento das imagens e obtenção da resposta transiente da propagação da chama. Finalmente, as medições para a combustão de metano e gás natural com ar na pressão inicial de 101,3 kPa e temperatura de 300 K são analisadas e comparadas com a literatura, obtendo reprodução dos valores conhecidos com desvio menor que 10 %. Finalmente, são feitas recomendações sobre o uso dos sistemas desenvolvidos.<br> / Abstract: This work describes the instrumentation and operation of a constant volume reactor used for measuring the laminar flame velocity of hydrocarbon mixtures with air. The laminar flame velocity is an important characteristic of combustion relevant to such applications as internal combustion engines and to develop detailed chemical kinetics mechanisms. The reactor, focus of this work, was designed to analyze the combustion of biofuels. In a typical experiment, the air-fuel mixture is fed to the reactor, allowed to come into thermal, chemical and mechanical equilibrium and is then ignited at the center of the reactor by a spark. A spherical flame formed in the spark region, propagates in the radial direction, turning reactants to products. In this type of reactor, the laminar flame velocity can be obtained either from the analysis of the transient pressure variation, or from the optical analysis of the propagation of the spherical flame front. To obtain these measurements, two static pressure transducer for measuring the concentrations of air and fuel, a dynamic pressure transducer for obtaining the pressure transient response and a high-velocity camera together with a computer program for analyzing the flame front propagation are used. To visualize the flame the Z-type schlieren method was implemented. The schlieren method also identifies the emergence, propagation and amplification of flame front instabilities that ultimately lead to the transition from laminar to turbulent combustion. This work includes the instrumentation, development of hardware and software for management and data acquisition, measurement and analysis. Two software were developed in LabVIEW. The first, for the management of runs, obtaining the transient pressure and flame images. The second, for the treatment of images and during the flame propagation. Finally, the measurements for the combustion of methane and natural gas with air at initial pressure of 101,3 kPa and a temperature of 300 K are analyzed and compared with the values from the literature. Finally, recommendations on the use of the developed systems are made.

[pt] A imobilidade na postura sentada reclinada e as limitações no espaço da poltrona de viagens aéreas longas, somadas aos efeitos da pressão do peso do corpo sobre os tecidos levam o passageiro a uma acomodação na busca de conforto. Os constrangimentos músculo-esqueléticos conseqüentes podem provocar dores e desconforto nos usuários. Para estudar as causas dos constrangimentos foram vistos os dados sobre a postura humana, com ênfase na região sacro-lombar, assim como indicações de ergonomistas sobre cadeiras e as prioridades da aviação comercial. Os métodos usados na observação foram a revisão bibliográfica em autores de ergonomia, anatomia, cinesiologia. A assessoria de informante qualificado em interiores de aviões juntou-se à consulta a revistas especializadas na área da aviação comercial. Os resultados obtidos através da análise dos dados do questionário (n=115) confirmam o desconforto sentido pelos passageiros de viagens aéreas longas em regiões como pescoço (64,3 por cento), lombo-sacra (48,7 por cento) e pés (59,1 por cento). Inadequações como a largura do assento (58,3 por cento), o espaço para as pernas (50,4 por cento), o apoio do pescoço (47,8 por cento), e o apoio lombar (37,4 por cento) foram apontadas por estes usuários. As conclusões confirmam a hipótese O espaço limitado das poltronas aéreas e as conseqüentes posições assumidas pelos passageiros durante viagens aéreas longas acarretam constrangimentos posturais músculo-esqueléticos, e trazem como conseqüência desconforto e dores no pescoço, região lombar e pés, dormência e dores irradiadas nos usuários. As recomendações foram em relação à ergonomia da postura sentada para o apoio lombar, assento e posições de membros inferiores. Desdobramentos sugeridos foram a observação de passageiros durante a viagem, estudos sobre o sistema circulatório dos membros inferiores, constrangimentos posturais na região cervical e posterior da pelve. / [en] The lack of mobility in reclined sitting posture, the space limitations in seats in long distance flights along with the relief of pressure lead the passenger to scoop his hip forwards or to twist it. Consequent muscular and skeletal postural constraints may cause discomfort and pain on users. Searching for the reasons of constraints, human posture studies, ergonomics recommendations on chairs and aicraft priorities were seen. The study methods employed were a literature review on Ergonomics, Anatomies and Kinesiologists, aircraft interiors qualified informant and aircraft interiors specialized revues. A questionnaire was submitted to long flight passengers to search for body discomfort and inadequacies on seats. Data analysis (n=115) showed discomfort on neck region (63,3 percent), feet (59,1 percent) and low back (48,7 percent). Inadequacies on seats design such as width (58,3 percent), room for legs (50,4 percent), neck support (47,8 percent) and lumbar support (37,4 percent) were pointed by passengers. The hypothesis Lack of room in aircraft seats and the positions assumed during long distance flights cause postural constraints that lead to discomfort and pain on neck, low back and feet, numbness and irradiation on users was confirmed. Recommendations on lumbar support possibilities, height of seat and lower limbs positions were made. Suggestions like further observation of flying passengers, circulatory system and postural constraints on cervical and pelvic region were proposed.