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IVEF
INSTALAÇÃO DE VISUALIZAÇÃO DE ESCOAMENTOS
DE FLUIDOS
EXPERIÊNCIA 1 – ESTUDO EXPERIMENTAL
‘’FLOW OVER A BACKWARD-FACING STEP’’
Maio de 2012

Instalação de
Visualização de
Escoamentos de
Fluidos
Regras de utilização do equipamento
1. Antes de iniciar qualquer trabalho no laboratório, deve ler o manual fornecido para cada
equipamento.
2. Não deverá realizar a experiência sozinho.
3. Antes de iniciar o funcionamento da instalação deverá tomar conhecimento do modo de
paragem em caso de emergência .
4. Antes de executar as medições experimentais, deve saber exactamente quais os
resultados experimentais que lhe interessam obter e seguidamente realizar as experiências.
5. Deverá ser cuidadoso(a) quando utiliza a IVEF – Instalação de Visualização de
Escoamentos de Fluidos.
6. Utilize os equipamentos portáteis de medição, única e exclusivamente, para o fim a que se
destinam.
7. Não exceda as condições máximas de operação da bomba centrífuga. Deve utilizar
frequências na faixa de valores entre 15 e 30 Hz.
8. Se verificar algo de anormal na utilização da bomba centrífuga, não hesite em comunicar
ao supervisor do laboratório.
9. Certifique-se que desligou a bomba centrífuga quando concluir o ensaio experimental.
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Instalação de
Visualização de
Escoamentos de
Fluidos
1. Introdução à IVEF
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.
2. Objetivos da Experiência
2.1. Determinação da variação da linha piezométrica do escoamento de água após o
degrau, backward-facing step, com o aumento do caudal de água.
2.2. Determinação do coeficiente de pressão no degrau em função do número de
Reynolds do escoamento.
2.3. Visualização das várias regiões do escoamento através da introdução de corante
no e com auxílio de um dispositivo de captação de imagem.
2.4. Determinação da incerteza experimental associada à medição do caudal de água.
3. Descrição da IVEF
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
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Visualização de
Escoamentos de
Fluidos
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 solenóide responsável
pela injecção de forma controlada do caudal de corante, com vista à visualização das várias regiões do
escoamento.
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Figura 1 – Corpo principal da IVEF
Figura 2 – Manómetro Figura 3 – Bomba Doseadora
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Visualização de
Escoamentos de
Fluidos
Figura 4 – Secção de visualização de escoamentos Figura 5 – Backward-facing step
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Figura 6 – Bomba Centrífuga
Figura 7 – Variador de velocidade e Quadro eléctrico
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Visualização de
Escoamentos de
Fluidos
4. Lista de equipamento
1. IVEF, LAVAC
2. Suporte de tubos piezómetros para medição da variação de pressão
3. Sistema doseador de corante
4. Medidor de caudal ultrasónico KROHNE UMF610P
5. Fita métrica
6. Dispositivo captador de imagem
5. 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 eléctrico (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 15 Hz e
30 Hz.
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 seleccionados no ponto 3 e
efetuar a captação de imagens para cada regime de escoamento.
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Visualização de
Escoamentos de
Fluidos
6. 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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