63ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica

APLICAÇÃO DE INSTRUMENTAÇÃO VIRTUAL NA MEDIÇÃO E ANÁLISE DE FLUIDOS

Luiz Claudio da Cunha Marques 1 Priscila dos Santos Campos 1 Danielle Regina da silva Guerra 2

1. Laboratório de Mecânica dos Fluidos, FEM, ITEC – UFPA 2. Profa. Dra./Orientadora - Laboratório de Mecânica dos Fluidos, FEM, ITEC - UFPA

INTRODUÇÃO:

O instrumento virtual (IV) é um sistema formado por um computador mais um instrumento de medida ou equipamento de comando. Um programa torna o instrumento ou o controlador acessível ao operador através de uma interface gráfica de software. Essa interface é dotada de botões, mostradores, indicadores, etc. apresentados como objetos interativos com o operador. O instrumento conectado ao computador pode ser desde um equipamento completo ou mesmo um simples sensor de medida. O software LabVIEW (Laboratory Virtual Instruments Engineering Workbench) possui um ambiente programável para o desenvolvimento de aplicativos por meio da linguagem de programação gráfica (G). Assim, com ícones gráficos e fios é possível construir uma lógica de programação com maior facilidade e ambiente agradável ao usuário. A facilidade de operação junto com a necessidade de obtenção de um maior número de varias simultâneas em um experimento torna o estudo da Instrumentação Virtual mais atrativa, tendo este trabalho o objetivo a aplicação da tecnologia de instrumentação virtual visando automatizar os experimentos relacionados ao escoamento de fluidos, permitindo que os fenômenos que se deseja estudar possam ser explorados intensivamente, melhorando seu acompanhamento e aquisição de dados pelo usuário.

METODOLOGIA:

O trabalho proposto foi constituído de cinco atividades. A primeira etapa consiste em iniciar o aprendizado na linguagem de programação do software LabVIEW, através da criação de programas. A segunda etapa envolve a aplicação do conhecimento adquirido na primeira etapa para a criação do sistema de aquisição de dados e a criação da interface gráfica para a calibração da instrumentação real. Na terceira etapa ocorre a manipulação de hardware, ou seja, a instalação da placa de aquisição de dentro do computador, fixação dos parâmetros, e reconhecimento da placa pelo software. A quarta etapa consiste do início da campanha experimental a qual implica na escolha do instrumento de medição, conexão deste ao bloco conector, identificação de sinais de entrada e saída, calibração do instrumento de medição ou sonda, e finalmente a preparação do aparato experimental para o início do experimento. A última etapa é o processo de aquisição e análise dos dados experimentais. Os sinal é aquisitado pelo conjunto bloco conector NI CB-68LP, mais placa de aquisição NI PCI-6014, ambos da fabricante National Instruments. O reconhecimento da placa e a fixação de seus parâmetros foram feitos através do aplicativo MAX, Measurement & Automation Explorer, instalado com o NI-DAQmx 8.7.1.

RESULTADOS:

Foi criado um programa com a finalidade de calibrar o termopar, aquisitar e analisar as variáveis as quais foi submetido. Após o desenvolvimento do programa, em seguida, deu-se início à calibração do instrumento de medição. A calibração foi feita em modelo caixa preta para temperatura x voltagem para apenas dois pontos que são as duas temperaturas da água facilmente alcançadas, 0 e 100ºC, repetidas 4 vezes cada ponto. Feita a calibração, iniciamos o experimento. Aquisitado os dados, seguiu-se para a análise a fim de avaliar o comportamento do nosso instrumento de medição e validar ou não o programa criado. Obtivemos para o ponto T0 e T100 um valor médio de 0,42 e 99,97 respectivamente, e para medição feita via programa nos pontos T0 e T100 valores médios de 0,31 e 100,09. Estabelecido o procedimento para coleta e aquisição de medidas de temperatura em escoamentos, em continuidade a campanha experimental, foi colocada em funcionamento a instrumentação virtual para a obtenção da velocidade do escoamento produzido dentro do túnel de vento.

CONCLUSÃO:

Aplicação da tecnologia de instrumentação virtual no laboratório de Mecânica dos Fluidos, visou automatizar os experimentos relacionados ao escoamento de fluidos bem como otimizar o processo de aquisição de dados experimentais. O desenvolvimento do trabalho permitiu que os fenômenos que se deseja estudar possam ser explorados de forma mais rápida, com melhor acompanhamento e aquisição de dados pelo usuário. Ficou notório que a utilização da instrumentação virtual requer o entendimento de seu funcionamento para que possa ser aplicado à qualquer tipo de instrumento real. É necessário ressaltar, que as leis de funcionamento dos instrumentos reais interferem em como os sinais serão tratados e utilizados para determinar as grandezas desejadas, no caso deste trabalho, temperatura e velocidade. Portanto, este trabalho propiciou um avanço teórico-experimental que não existia nos alunos que freqüentam o ambiente em que foi desenvolvido. Foi possível também observar que como o LabVIEW tem uma linguagem simples com um conjugado de várias ferramentas desenvolvidas para testes, medidas, e controle. Portanto é uma ferramenta de programação de fácil manuseio e eficaz, uma vez que parte do princípio do uso de ícones gráficos e não de texto, facilitando a aprendizagem e economizando tempo.

Palavras-chave: Mecânica dos Fluidos, Instrumentação Virtual, Aquisição de dados.