Made available in DSpace on 2018-08-02T00:02:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11316_RAFAEL STANGE.pdf: 18863643 bytes, checksum: 7eec06a241d800e3340182b1e220712c (MD5) Previous issue date: 2017-03-20 / A medic¸ao de vazao ´e uma importante opera¸cao no escopo das aplica¸coes industriais, sendo regulamentado por diversos ´orgaos reguladores. Para satisfazer tais exigencias, a tecnologia por medi¸cao ultrassonica tem passado por grande evolu¸cao nos u´ltimos anos, muito em func¸ao de sua caracter´ıstica de baixa perda de carga associada, devido `a sua configura¸cao. Contudo, acidentes de linha causam interferencia em suas leituras, devido a altera¸coes no perfil de velocidades do escoamento. Novas pesquisas e modelos sao apresentados de forma a entender e considerar tais perturba¸coes, e adaptar as condi¸coes das instala¸coes industriais. De modo a agregar novos esfor¸cos, o presente trabalho apresenta uma aproxima¸cao do fator de perfil k atrav´es de t´ecnicas de problemas inversos. Essa abordagem busca quantificar as altera¸coes no perfil de velocidade e considerar tais efeitos no fator k. Neste trabalho foram abordadas simulac¸oes de escoamentos com Nu´mero de Reynolds entre 1⇥104 a2⇥106 sob influencia de curvas. Aproxima¸coes foram feitas com simula¸coes a 10D, 20D e 80D a` jusante da curva. Os resultados encontrados mostram-se promissores, sendo que, as diferen¸cas entre as simulac¸oes obtidas atrav´es da presente proposta para o fator k e os valores de vazao de referencia, ficaram abaixo de 2% na maioria dos casos simulados. Palavras-chave: Medidor de vazao ultrassonico, canal acu´stico, escoamentos turbulentos, problema inverso, Levemberg-Marquardt.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_5788_Versão para Impressão - Felipe Carvalho da Silva.pdf: 4212685 bytes, checksum: b568855df9c318d051ea61a286599fbb (MD5) Previous issue date: 2012-07-25 / Com os recentes descobertas da indústria petrolífera brasileira relacionadas às reservas no pré-sal, a tecnologia de medição de vazão está sendo re-avaliada, tendo em vista as grandes concentrações de CO2 encontradas nessas reservas. Uma tecnologia que possui níveis de precisão semelhantes aos obtidos com os medidores de vazão utilizados atualmente e que possui as características de independência com relação à composição e propriedades termodinâmicas dos gases é a tecnologia de medição de vazão por velocimetria óptica (OFM). O presente trabalho se dedica a estudo experimental, de comparação das leituras de velocidade entre tubo de Pitot e medidor de vazão por velocimetria óptica. Para isso foi efetuada qualificação e quantificação dos perfis de velocidades dentre as configurações possíveis de escoamento no túnel de vento, propondo metodologia de uso de retificadores de fluxo e amortecimento das leituras obtidas com o tubo de Pitot, e análises de leituras realizadas com o sensor óptico visando avaliar os efeitos de instalação do dispositivo nos resultados obtidos. Os resultados indicam que medidores de vazão ópticos por tempo de trânsito, para níveis médios e altos de velocidade, podem fornecer leitura coesa da vazão mesmo estando num desalinhamento do até ±5º, apesar de constar no manual de instalação do fabricante, garantia destes resultados do medidor quando num desalinhamento de, no máximo, até 2%. Com relação ao efeito intrusivo do sensor óptico nas leituras simultâneas com o tubo de Pitot, percebe-se, em geral, que a partir de aproximadamente Re>205x103, o efeito intrusivo desta influência foi suprimido por outros efeitos. Por fim, temos que para uma devida caracterização do escoamento por meio de pitometria, para comparação com a medição Laser, e alcançar satisfatórios resultados com o tubo de Pitot foi necessário fazer-se uso de dispositivos específicos de retificadores de fluxo e de amortecimento (dumping) dos valores medidos. Palavras-chave: medidor de vazão por velocimetria óptica (OFM), Laser two focus (L2F), pitometria, Pré-sal.

A medição de vazão é fundamental para a gestão de processos que envolvem fluidos. Em empresas de saneamento, contabilizar as entradas e saídas de água é essencial para gerir faturamentos e perdas. A vazão pode ser mensurada através de diversos instrumentos com diferentes princípios de aplicação. O Tubo Pitot Cole é capaz de determinar a vazão em tubulações através do diferencial de pressão. Trata-se se um equipamento inventado em 1732 por Henri Pitot para determinar a velocidade, e aperfeiçoado por Eduard Cole, em 1896, permitindo sua aplicação em tubulações. As principais vantagens são o baixo custo e fácil instalação, que pode ocorrer com a tubulação em carga. Em contrapartida, a fragilidade e complexidade das suas peças motivaram este trabalho: a elaboração de um instrumento simples e robusto para medir a vazão. Propõe-se a construção de um protótipo com tomadas de pressão instaladas em faces opostas de um prisma hexagonal e a avalia-se a sua viabilidade na medição de vazão. Os resultados mostraram-se promissores dada a estabilidade e forte correlação linear obtida no coeficiente de calibração. / Flow measurements are essential for processes management that include fluids. In water companies, measuring inlets and outlets of water is essential to manage revenue and water losses. The water flow can be measured through different instruments with different application principles. The Pitot Cole Tube is able to determine flow in pipes through the pressure differential. This device was invented in 1732 by Henri Pitot to determine fluid velocity and it was improved by Eduard Cole in 1896, allowing to apply the instrument in pipes. The main advantages are the low cost and easy installation, that may occur with the pipe under load. However, the fragility and complexity of its pieces motivated this study: the construction of a simple and robust instrument to measure the water flow. It is proposed the construction of a prototype with pressure plugs installed on opposite faces of a hexagonal prism, then evaluation of its effectiveness in water flow measurements. The results were promising given the stability obtained in the calibration coefficient.

Os medidores de vazão contribuem de forma significante para a otimização industrial onde o deslocamento contínuo de massa é parte integrante do sistema produtivo, sendo, portanto, cruciais para a indústria permitindo assim padronizar produtos e automatizar ações reduzindo a força de trabalho humana e minimizando erros. Este é o caso da produção de palatabilizantes, substâncias produzidas a partir da hidrólise enzimática da proteína animal para conferir aroma e sabor aos alimentos, onde existe um deslocamento continuo de massa com dosagem de fluidos acionadas em várias etapas do processo. Podem-se destacar duas etapas principais: a etapa onde ocorre a dosagem de soluções alcalinas para a hidrólise enzimática e a etapa onde ocorre a acidificação para garantir a segurança microbiológica do produto. No trabalho em questão foi desenvolvido e analisado um medidor de vazão de turbina por sensoriamento via efeito Hall, para determinar a vazão volumétrica de fludos no processo produtivo de palatabilizantes. O sistema utilizado na avaliação do medidor de vazão foi desenvolvido em escala piloto. A calibração do medidor permitiu-se calcular o fator K (coeficiente do medidor) tanto para água, onde o coeficiente foi de 5,5, quanto para palatabilizantes, onde o coeficiente calculado foi de 7. A partir dos dados obtidos pelo medidor de vazão pode-se observar um alto nível de correlação dos dados. O medidor de vazão apresentou-se eficaz para os fluidos testados (água e palatabilizante); e, com uma precisão de ± 2%, mostra-se uma alternativa viável para o processo de produção de palatabilizantes. / Flowmeters contribute significantly to the industrial optimization where mass continuous displacement is an integral part of the production system, is therefore crucial for the industry allowing standardize products and automate actions reducing human labor and minimizing errors. This is the case of the production of flavors, substances produced from the enzymatic hydrolysis of animal protein to impart flavor and aroma to food, where there is a continuous mass displacement with fluids dosage triggered in several process steps. They can point out two main steps: a step where dosing occurs alkaline solutions for enzymatic hydrolysis and acidification stage which takes place to ensure the microbiological safety of the product. At work in question was developed and analyzed a turbine flowmeter for sensing via Hall effect to determine the volumetric flow fludos in the production of palatability process. The system used to assess the flow meter was developed on a pilot scale. The meter calibration allowed to calculate the K factor (the ratio meter) for both water where the ratio was 5.5, and for palatability, where the coefficient was calculated 7. From the data obtained by the flowmeter one can observe a high degree of correlation of the data. The flowmeter is made effective for the tested fluids (water and palatability); and with an accuracy of ± 2%, there is shown a viable alternative for the production of flavors process.

A medição de vazão é fundamental para a gestão de processos que envolvem fluidos. Em empresas de saneamento, contabilizar as entradas e saídas de água é essencial para gerir faturamentos e perdas. A vazão pode ser mensurada através de diversos instrumentos com diferentes princípios de aplicação. O Tubo Pitot Cole é capaz de determinar a vazão em tubulações através do diferencial de pressão. Trata-se se um equipamento inventado em 1732 por Henri Pitot para determinar a velocidade, e aperfeiçoado por Eduard Cole, em 1896, permitindo sua aplicação em tubulações. As principais vantagens são o baixo custo e fácil instalação, que pode ocorrer com a tubulação em carga. Em contrapartida, a fragilidade e complexidade das suas peças motivaram este trabalho: a elaboração de um instrumento simples e robusto para medir a vazão. Propõe-se a construção de um protótipo com tomadas de pressão instaladas em faces opostas de um prisma hexagonal e a avalia-se a sua viabilidade na medição de vazão. Os resultados mostraram-se promissores dada a estabilidade e forte correlação linear obtida no coeficiente de calibração. / Flow measurements are essential for processes management that include fluids. In water companies, measuring inlets and outlets of water is essential to manage revenue and water losses. The water flow can be measured through different instruments with different application principles. The Pitot Cole Tube is able to determine flow in pipes through the pressure differential. This device was invented in 1732 by Henri Pitot to determine fluid velocity and it was improved by Eduard Cole in 1896, allowing to apply the instrument in pipes. The main advantages are the low cost and easy installation, that may occur with the pipe under load. However, the fragility and complexity of its pieces motivated this study: the construction of a simple and robust instrument to measure the water flow. It is proposed the construction of a prototype with pressure plugs installed on opposite faces of a hexagonal prism, then evaluation of its effectiveness in water flow measurements. The results were promising given the stability obtained in the calibration coefficient.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-11-27Bitstream added on 2014-06-13T20:59:27Z : No. of bitstreams: 1 camapumfilho_na_me_ilha.pdf: 1741621 bytes, checksum: 8d03cd3c15e2515c463152711b059b6c (MD5) / PROPG / Este trabalho teve o objetivo de avaliar os medidores de vazão com uma ou múltiplas tomadas de pressão em sistemas de água. Esses medidores de vazão são de fácil construção, utilizando materiais de baixo custo, podem ser instalados em locais que apresentem perfis de velocidades axialmente assimétricos em decorrência da existência de singularidades e/ou incrustações internas. Este estudo também foi idealizado para auxiliar os programas de redução de perdas físicas de água, uma vez que existe uma demanda reprimida na instalação de medidores de vazão em redes públicas de abastecimento. O trabalho foi desenvolvido em escala real nas instalações da ETA de Presidente Prudente-SP que abastece a zona de distribuição denominada de Alto ETA. Como padrão de medição foi utilizado um tubo de Pitot do tipo Cole, calibrado em túnel de vento pelo IPT. Além da aferição em diversos perfis de velocidade, medidores de múltiplos furos foram instalados em vários locais da rede, o que proporcionou uma verificação do comportamento do medidor em relação à variação do tipo de materiais e diâmetros das redes de abastecimento e uma avaliação geral do seu emprego em condições reais de uso em sistemas de abastecimento público. Os resultados demonstram que o medidor multifuros foi menos sensível à variação do perfil de velocidades, ou seja, a utilização da curva de calibragem obtida em condições ideais numa situação de perfil assimétrico levou a erros de medição menores que os obtidos com medidor de tomada única. A possibilidade de contar com um medidor de vazão adequado às condições brasileiras, de baixo custo e facilidade de construção, abre perspectivas para alavancar os programas de redução de perdas físicas de água, uma vez que existe uma grande demanda reprimida na instalação de medidores de vazão em redes de abastecimento público. / This work had the objective of evaluating the flow meters with one or multiple orifices in water supply systems. Those flow meters are of easy construction, using inexpensive materials, and can be installed in places that present asymmetric velocity profiles as a consequence the existence of singularities and internal incrustations. This study was also conceived to aid the programs of reduction of physical losses of water, since a repressed demand for flow meters exists in water distribution systems. The work was developed in real scale in the Water Treatment Station - ETA of Presidente Prudente city-SP, that provisions the zone of distribution denominated High ETA. The measurement standard was a Pitot-Cole meter calibrated in wind tunnel by IPT. Besides calibration in several velocity profiles, meters of multiple orifices were installed at several places of the net, that provided a verification of the behavior of the meter related to the variation of the type of material and diameters of water distribution systems and a general evaluation of its employment in real conditions of use in public supply systems. The results demonstrate that the multi-port meter was less sensitive to the variation of the velocity profiles, in other words, the use of the calibration curve obtained in ideal conditions in a situation of asymmetric velocity profiles, led to smaller measurement errors than that obtained with a meter of only one orifice. The possibility to count on a flow meter adequate to the Brazilian conditions, inexpensive and easily constructed, opens perspectives for support the programs of reduction of physical losses of water, since there is a great unsatisfied demand for flow meters in water public supply systems.

Os medidores de vazão contribuem de forma significante para a otimização industrial onde o deslocamento contínuo de massa é parte integrante do sistema produtivo, sendo, portanto, cruciais para a indústria permitindo assim padronizar produtos e automatizar ações reduzindo a força de trabalho humana e minimizando erros. Este é o caso da produção de palatabilizantes, substâncias produzidas a partir da hidrólise enzimática da proteína animal para conferir aroma e sabor aos alimentos, onde existe um deslocamento continuo de massa com dosagem de fluidos acionadas em várias etapas do processo. Podem-se destacar duas etapas principais: a etapa onde ocorre a dosagem de soluções alcalinas para a hidrólise enzimática e a etapa onde ocorre a acidificação para garantir a segurança microbiológica do produto. No trabalho em questão foi desenvolvido e analisado um medidor de vazão de turbina por sensoriamento via efeito Hall, para determinar a vazão volumétrica de fludos no processo produtivo de palatabilizantes. O sistema utilizado na avaliação do medidor de vazão foi desenvolvido em escala piloto. A calibração do medidor permitiu-se calcular o fator K (coeficiente do medidor) tanto para água, onde o coeficiente foi de 5,5, quanto para palatabilizantes, onde o coeficiente calculado foi de 7. A partir dos dados obtidos pelo medidor de vazão pode-se observar um alto nível de correlação dos dados. O medidor de vazão apresentou-se eficaz para os fluidos testados (água e palatabilizante); e, com uma precisão de ± 2%, mostra-se uma alternativa viável para o processo de produção de palatabilizantes. / Flowmeters contribute significantly to the industrial optimization where mass continuous displacement is an integral part of the production system, is therefore crucial for the industry allowing standardize products and automate actions reducing human labor and minimizing errors. This is the case of the production of flavors, substances produced from the enzymatic hydrolysis of animal protein to impart flavor and aroma to food, where there is a continuous mass displacement with fluids dosage triggered in several process steps. They can point out two main steps: a step where dosing occurs alkaline solutions for enzymatic hydrolysis and acidification stage which takes place to ensure the microbiological safety of the product. At work in question was developed and analyzed a turbine flowmeter for sensing via Hall effect to determine the volumetric flow fludos in the production of palatability process. The system used to assess the flow meter was developed on a pilot scale. The meter calibration allowed to calculate the K factor (the ratio meter) for both water where the ratio was 5.5, and for palatability, where the coefficient was calculated 7. From the data obtained by the flowmeter one can observe a high degree of correlation of the data. The flowmeter is made effective for the tested fluids (water and palatability); and with an accuracy of ± 2%, there is shown a viable alternative for the production of flavors process.

Um método original para a fabricação de microbocais de diamante com perfil convergente-divergente foi desenvolvido neste trabalho. O método de fabricação desenvolvido utiliza deposição de diamante policristalino sobre moldes que posteriormente são removidos. Os moldes utilizados são fios de tungstênio submetidos a um processo de corrosão eletrolítica para gerar o perfil convergente-divergente de bocal. O microbocal de diamante foi fabricado para ser utilizado como controlador e medidor passivo de vazão de fluidos, quando operando em condições críticas de escoamento. Testes de vazão de gás foram realizados, utilizando os microdispositivos fabricados, para determinar os parâmetros de escoamento necessários para a utilização dos microdispositivos como controladores e medidores de vazão de gás. Os parâmetros críticos de escoamento, a saber, a vazão mássica crítica, a razão crítica de pressão e a vazão volumétrica crítica, bem cmo a faixa do número de Reynolds do escoamento e o coeficiente de descarga, foram determinados para todos os microdispositivos. A faixa de variação do número de Reynolds dos escoamentos obtidos foi de 1x10 POT.3-7x10 POT.4. Por exemplo, o microbocal de diamante com o menor diâmetro de garganta (16+/-1)x10mum apresentou vazão mássica crítica de (0,344+006)g/min, vazão volumétrica crítica de (314+/-5)cm POT.3/min e coeficiente de descarga de (1,27+/-0,19). Assim, foram fabricados com sucesso microbobais de diamante com perfil convergente-divergente e foram determinados os parâmetros críticos de escoamento que possibilitam a estes microbocais atuarem como controladores e medidores passsivos de baixo vazão de gás. / In this work an original method for the fabrication of diamond micronozzles with converget-divergent profile is presented. The method uses the deposition of polycrystalline diamond over a mold, which is subsequently removed. The referred molds are tungsten wires patterned by means of an electrolytic etching procedure in a way that the divergent-convergent profile is generated. The main motivation for producing such micronozzles is its application as passive flow controllers and flow meters elements when operating under critical flow conditions. The micronozzles produced here were tested in order to determine the critical flow parameters that are necessary for its operation, as passive flow controllers and flow meters elements. The critical flow parameters (critical mass flow rate, critical pressure ratio and critical volumetric flow rate), the Reynolds number range and the discharge coefficient were determined for all the microdevices produced. The Reynolds number for the microdevices was found to be in the range of 1x10 POT.3-7x10 POT.4. For instance, the diamond micronozzle with smaller throat diameter, (16+/-1)x10mum, presented critical mass flow rate of (0,344+0,006)g/min, critical volumetric flow rate of (314+/-5)cm POT.3/min and discharge coefficient of (1,27+/-0,19). Therefore, diamond micronozzles were successfully fabricated with convergent-divergent profile and the critical flow parameters necessary for its operation, as passive flow controllers and flow meters elements, were determined.

Um método original para a fabricação de microbocais de diamante com perfil convergente-divergente foi desenvolvido neste trabalho. O método de fabricação desenvolvido utiliza deposição de diamante policristalino sobre moldes que posteriormente são removidos. Os moldes utilizados são fios de tungstênio submetidos a um processo de corrosão eletrolítica para gerar o perfil convergente-divergente de bocal. O microbocal de diamante foi fabricado para ser utilizado como controlador e medidor passivo de vazão de fluidos, quando operando em condições críticas de escoamento. Testes de vazão de gás foram realizados, utilizando os microdispositivos fabricados, para determinar os parâmetros de escoamento necessários para a utilização dos microdispositivos como controladores e medidores de vazão de gás. Os parâmetros críticos de escoamento, a saber, a vazão mássica crítica, a razão crítica de pressão e a vazão volumétrica crítica, bem cmo a faixa do número de Reynolds do escoamento e o coeficiente de descarga, foram determinados para todos os microdispositivos. A faixa de variação do número de Reynolds dos escoamentos obtidos foi de 1x10 POT.3-7x10 POT.4. Por exemplo, o microbocal de diamante com o menor diâmetro de garganta (16+/-1)x10mum apresentou vazão mássica crítica de (0,344+006)g/min, vazão volumétrica crítica de (314+/-5)cm POT.3/min e coeficiente de descarga de (1,27+/-0,19). Assim, foram fabricados com sucesso microbobais de diamante com perfil convergente-divergente e foram determinados os parâmetros críticos de escoamento que possibilitam a estes microbocais atuarem como controladores e medidores passsivos de baixo vazão de gás. / In this work an original method for the fabrication of diamond micronozzles with converget-divergent profile is presented. The method uses the deposition of polycrystalline diamond over a mold, which is subsequently removed. The referred molds are tungsten wires patterned by means of an electrolytic etching procedure in a way that the divergent-convergent profile is generated. The main motivation for producing such micronozzles is its application as passive flow controllers and flow meters elements when operating under critical flow conditions. The micronozzles produced here were tested in order to determine the critical flow parameters that are necessary for its operation, as passive flow controllers and flow meters elements. The critical flow parameters (critical mass flow rate, critical pressure ratio and critical volumetric flow rate), the Reynolds number range and the discharge coefficient were determined for all the microdevices produced. The Reynolds number for the microdevices was found to be in the range of 1x10 POT.3-7x10 POT.4. For instance, the diamond micronozzle with smaller throat diameter, (16+/-1)x10mum, presented critical mass flow rate of (0,344+0,006)g/min, critical volumetric flow rate of (314+/-5)cm POT.3/min and discharge coefficient of (1,27+/-0,19). Therefore, diamond micronozzles were successfully fabricated with convergent-divergent profile and the critical flow parameters necessary for its operation, as passive flow controllers and flow meters elements, were determined.

A utilização do sensor medidor de vazão mássica de ar (MAFS) para controlar a vazão em massa de ar admitida pelo motor de combustão interna é relativamente nova no Brasil. Dentre os veículos comercializados no mercado brasileiro é possível encontrar uma série de exemplos que aplicam tal tecnologia. Acredita-se ainda, que este sensor em breve será adotado pela totalidade dos fabricantes de veículos nacionais. Este trabalho aborda uma metodologia prática para instalação robusta deste sensor em sistemas de admissão de ar para motores de combustão interna veiculares. Esta metodologia foi baseada em recentes projetos de desenvolvimento de sistemas de admissão de ar realizados por uma das principais montadoras brasileiras que utiliza este tipo de sensor para auxiliar no gerenciamento do sistema eletrônico de controle do motor. Este trabalho inclui ainda informações sobre os principais testes de validação para a instalação do sensor nos sistemas de admissão veicular, bem como algumas das práticas adotadas na execução do processo de desenvolvimento. Além disso, serão abordados também os efeitos de modificações realizadas nos sistemas de admissão e como estas afetam os resultados obtidos. / The usage of Mass Air Flow Sensor (MAFS) to control the mass air flow intake by the internal combustion engine is relatively new in Brazil. Among the vehicles sold in the Brazilian market it is possible to find a number of examples that apply this technology. It is believed, however, that this sensor will soon be embraced by all domestic vehicle manufacturers. This document presents a practical methodology for robust installation of this sensor in air intake systems for a vehicle internal combustion engine. This methodology was based on recent development projects of air intake systems developed by one of the main Brazilian companies that use this type of sensor to help the electronic control system to manage the engine. This work also includes information about the main validation tests for installing the sensor in the vehicle air intake systems, as well as some of the practices adopted in the implementation of the development process. There will also be addressed the effects of modifications in the intake systems and how these modifications affect the results.