Des fonctions pour l’algorithme d’Euclide étendu

As Figura 4.12(a) e (b) apresentam a deformação experimentada pelo menisco líquido como resposta ao afastamento entre as superfícies para as configurações R5P e R6P e as condições de operação do Teste 1 e Teste 4.

(a)

(b)

Figura 4.12 - Deformação dinâmica do menisco líquido para as configurações (a) R5P para o Teste 1 e (b) R6P para o Teste 4 da bancada de força de adesão.

Observa-se nessas figuras que, independente da configuração geométrica utilizada, o processo de deformação do filme de óleo pode ser dividido em dois estágios. No primeiro deles, que considera tempos menores ou iguais a 4,0 ms, a deformação do filme acontece tanto na direção radial (representada pela alteração da área de espalhamento do óleo sobre as superfícies), como na direção axial (representada pela formação de

um pescoço). Estas variações são resultado, principalmente, da força resultante que atua sobre o menisco devido à velocidade de afastamento da superfície superior, a qual gera um desequilíbrio entre as forças de tensão superficial na interface óleo/superfícies, que tendem a evitar o deslocamento do óleo, e a força do pistão que movimenta a esfera.

Já no segundo estágio de deformação do menisco, válido para tempos maiores a 4,0 ms, as variações na área de espalhamento são muito pequenas, em comparação com as variações na direção axial, como resultado da intensificação das forças de adesão na placa e na esfera. Este efeito faz com que o volume de óleo presente entre a esfera e a placa (ver Figura 4.12) gere uma oposição maior ao deslocamento da interface óleo/superfície e dê origem à formação um pescoço líquido com curvatura plana na interface óleo e ar na região central do menisco. Esta condição permite que o menisco sofra ruptura em seu interior, devido à deformação axial do pescoço, ao invés de se descolar de uma das superfícies (placa ou esfera).

4.4.4 Resumo

Neste capítulo, foi apresentado em detalhes o aparato experimental projetado para a determinação da força de adesão dinâmica considerando a presença de um menisco líquido para a combinação esfera-placa. A bancada de teste possibilitou avaliar diferentes condições de operação, tais como, volume de óleo, afastamento inicial entre as superfícies e raios de curvatura das esferas, as quais permitiram identificar a real importância de cada uma delas no fenômeno de adesão. Além disso, a bancada foi equipada com uma câmera de alta velocidade, a qual permitiu a captação de imagens durante todo o processo de afastamento entre as superfícies. A partir destas informações, foi possível identificar a existência de dois estágios de deformação de menisco devido à força atuando sobre a superfície superior.

De uma forma geral, depois de avaliar os diferentes parâmetros que influenciam o fenômeno de adesão entre superfícies (afastamento, raio de curvatura e volume de óleo), pode-se concluir que o aumento do volume de óleo traz como resultado uma força de adesão maior, visto que esta aumenta a oposição à deformação por parte do filme. Isto é o contrário do que ocorre com um afastamento maior, que gera uma força de adesão menor entre as superfícies como resultado de um menisco com menor área transversal (ou menor raio do pescoço) em oposição à deformação.

Observou-se também que o processo de deformação do filme na configuração placa-esfera acontece em dois estágios, sendo caracterizados principalmente pelos efeitos das forças superficiais nas interfaces

óleo/superfícies. Além disso, observou-se que a dinâmica de ruptura do menisco acontece internamente, especificamente no pescoço, e não por um processo no qual o filme de óleo se desprende de uma das superfícies de contato. Esta observação é de suma importância, uma vez que no capítulo seguinte será apresentado um modelo matemático capaz de avaliar a deformação e o rompimento do menisco líquido a partir de condições de operação pré-definidas, como, por exemplo, um campo de velocidade pré- estabelecido.

Especificamente com relação à montagem da bancada, observou-se que a utilização de um atuador pneumático permitiu obter boa repetitividade nos sinais de deslocamento da esfera, visto que não existem maiores influências do operador no comportamento do equipamento. Além disso, a montagem de dois sistemas desacoplados entre si (atuador pneumático e transdutor de forças dinâmico) permitiu controlar os sinais de ruídos externos à bancada que complicavam a determinação correta da força de adesão entre as superfícies.

A Tabela 4.3 apresenta um resumo com os valores máximos das forças de adesão para as diferentes condições, juntamente com as suas respectivas incertezas, as quais foram determinadas utilizando o Guia para Expressão de Incertezas de Medição (ABNT, INMETRO, 2003). De acordo com o procedimento apresentado no Apêndice D, o valor da incerteza foi ±7,28 mN para todos os testes.

Tabela 4.3:Resultados finais para os valores máximos das forças de adesão para as diferentes condições de operação avaliadas.

Nome

Esfera e Placa Afastamento

[µm] Volume [µl] FMáx [mN] R5P R6P 4 40 5 10 Teste 1 ■ ■ ■ -12,9 Teste 2 ■ ■ ■ -18,5 Teste 3 ■ ■ ■ -11,7 Teste 4 ■ ■ ■ -19,0 Teste 5 ■ ■ ■ -26,9 Teste 6 ■ ■ ■ -16,3

No capítulo seguinte serão apresentados os diferentes modelos matemáticos capazes de avaliar a força de adesão, tanto para a condição estática quanto dinâmica, considerando diferentes configurações

geométricas (esfera-esfera, esfera-placa e placa-placa). O desenvolvimento destes modelos permitirá prever o efeito de adesão sobre a dinâmica de válvulas automáticas de um compressor hermético alternativo, o qual é o principal objetivo prático do presente trabalho.

5. MODELAGEM DO FENÔMENO DE ADESÃO EM