Na Figura 4.1 são mostrados os valores obtidos de vazão volumétrica, calculados através da Equação (3.1), a partir das medições de pressão dinâmica, para as configurações do sistema de ventilação com 6 pás, conforme definidas na Tabela 3.1. A legenda que identifica cada configuração lista o raio da pá Rp, a largura da pá Lp e o número de pás Np (Rp x Lp x Np). Os valores mostrados na Figura 4.1 correspondem aos valores rms da média das medições no plano de medição do duto representam, para cada configuração mostrada, o campo de valores entre o rms das medições máximas e o rms das medições mínimas. Tal campo de variação de valores medidos ocorre devido ao escoamento oscilante no tubo de medição de vazão.
140x65x6 125x80x6 110x50x6
Configurações do sistema de ventilação
2500 rpm 2000 rpm
Lei de similaridade (linear) 1500 rpm 0,8 0,6 0,4 0,2 0 V azão
Figura 4.1 – Valores de vazão volumétrica obtidos, em m³/s, nas configurações com 6 pás (conforme mostrado na Tabela 3.1). A legenda que identifica cada configuração lista o raio da
pá Rp, a largura da pá Lp e o número de pás Np (Rp x Lp x Np)
Observa-se que a vazão cresce linearmente com a rotação, na faixa ensaiada, conforme previsto pelas relações de similaridade para ventiladores (lei de similaridade 1A da Tabela 2.1). Porém, verifica-se que a taxa de crescimento é menor para a terceira configuração que possui pás com menor comprimento e largura. Isto pode significar um rendimento decrescente com o aumento da rotação, conforme mostrado a seguir.
Medições de potência consumida.
Na Figura 4.2, são mostrados os valores medidos de potência consumida para as três configurações utilizadas para o ventilador de 6 pás nas três rotações de teste. Os valores obtidos de rendimento total, calculados através da Equação (2.1), a partir das medições de pressão dinâmica e da potência consumida, para as configurações do sistema de ventilação com 6 pás são mostrados na Figura 4.3.
Assim como no caso das medições da vazão, os valores mostrados correspondem às médias das medições e a barra de erros mostrada na Figura 4.2 representa, para cada configuração, o campo de valores entre as medições máximas e as medições mínimas.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 140x65x6 125x80x6 110x50x6
Configurações do sistema de ventilação
Pot e nc ia C ons um id a [ W
1500 rpm - Ensaio 2000 rpm - Ensaio 2500 rpm - Ensaio
Figura 4.2 – Valores de potência consumida obtidos dos ensaios, nas configurações com 6 pás (conforme mostrado na Tabela 3.1). A legenda que identifica cada configuração lista o raio da
pá Rp, a largura da pá Lp e o número de pás Np (Rp x Lp x Np).
Na Figura 4.3 verifica-se que os rendimentos situam-se constantes em valores da ordem de 22% para a primeira configuração e 23% para a segunda configuração e varia de 7 a 13% para a terceira configuração. Observa-se inicialmente que estes são valores baixos de rendimento em relação a outros tipos de ventiladores, devido à escolha da geometria de pás e voluta, lembrando que este ventilador é projetado para funcionar em ambos os sentidos de rotação. Em segundo lugar, observa-se que na configuração 3, a medida que a rotação é aumentada, os rendimentos estão se deslocando na direção do rendimento máximo para aquela configuração de ventilador. Nota-se que as condições de pressão estática na entrada e na saída do ventilador são ambas atmosféricas, portanto, o ventilador apenas produz energia cinética na condição de diferença de pressão nula. Na curva característica do ventilador, esta condição representa um ponto na origem do eixo de pressão (vazão máxima) para cada rotação ensaiada.
0 5 10 15 20 25 140x65x6 125x80x6 110x50x6
Configurações do sistema de ventilação
R e ndi m e nt o t ot a l [ % ] 1500 rpm 2000 rpm 2500 rpm
Figura 4.3 – Valores de rendimento total obtidos dos ensaios, nas configurações com 6 pás (conforme mostrado na Tabela 3.1).
A seguir, ajustou-se um polinômio cúbico, passando pela origem de dois eixos, aos valores de potência consumida em função da rotação para cada configuração da Figura 4.3, conforme mostrado na Figura 4.4, Figura 4.5 e Figura 4.6. Nas mesmas figuras, mostra-se a extrapolação obtida com a lei de similaridade 1C da Tabela 2.1 utilizando-se os valores a 1500 rpm como referência. A seguir se obteve o gráfico da curva de potência consumida, através de interpolação cúbica, para cada configuração da Figura 4.3, mostrando boa correlação com a lei de similaridade 1C da Tabela 2.1.
Figura 4.4 – Configuração 140x65x6 – Curva de interpolação para os valores de potência consumida e extrapolação obtida com a lei de similaridade 1C da Tabela 2.1.
Figura 4.5 – Configuração 125x80x6 – Curva de interpolação para os valores de potência consumida e extrapolação obtida com a lei de similaridade 1C da Tabela 2.1.
Figura 4.6 – Configuração 110x50x6 – Curva de interpolação para os valores de potência consumida e extrapolação obtida com a lei de similaridade 1C da Tabela 2.1.
Observa-se que a comparação dos valores medidos com a extrapolação baseada na lei de similaridade é bastante boa, especialmente para as configuração 2 e 3. Verifica-se que o comportamento na configuração 3 segue adequadamente a lei de similaridade mesmo que os rendimentos tenham variado com a rotação, o que aparentemente contradiz uma das hipótese fundamentais na elaboração das leis de similaridade.
3 1500⎟⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ =C N Wc WCorr , (4.1)
onde N é a rotação em rpm e os valores de CWCorr para cada configuração são dados na
Tabela 4.1 – Constante na expressão de similaridade de potência consumida para as configurações ensaiadas. Configuração CWCorr 140x65x6 165,23373 125x80x6 135,24545 110x50x6 56,80785 Medições de ruído.
Na Figura 4.7, são mostrados os valores obtidos de nível de pressão sonora, NPS, a partir das medições em câmara acústica, para as configurações do sistema de ventilação com 6 pás. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 140x65x6 125x80x6 110x50x6
Configuração do sistema de ventilação
NP
S
[d
B]
1500rpm 2000rpm 2500rpm
Figura 4.7 – Valores de NPS medidos, em escala dB, nas configurações com 6 pás (conforme mostrado na Tabela 3.1).
Observa-se um nível de ruído crescente com a rotação com valores muito semelhantes, em decibéis, para as três configurações ensaiadas. No entanto, os ruídos maiores são gerados pelo rotor com pás maiores o qual desloca uma vazão de ar maior.
Da mesma forma que realizado para a potência consumida, ajustou-se curvas para o nível de pressão sonora medidos em função da rotação, para cada configuração da Figura 4.7,
conforme mostrados na Figura 4.8, Figura 4.9 e Figura 4.10. Ainda, nas mesmas figuras são mostradas as extrapolações baseadas na correlação de nível de ruído número 1 da Tabela 2.2, baseada nas leis de similaridade dos ventiladores, utilizando como referência o nível de ruído medido em 1500 rpm.
Figura 4.8 – Configuração 140x65x6 – Curva de interpolação para os valores de NPS.
Figura 4.10 – Configuração 110x50x6 – Curva de interpolação para os valores de NPS. Observa-se que a extrapolação com a lei de similaridade prevê valores de ruído menores que os valores medidos nas rotações maiores. Considerando que a escala em decibéis é logarítmica, a diferença entre as previsões e as medições é significativa.