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Resumo:
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Um trocador de calor compacto consiste na montagem de duas partes principais, um núcleo que contém as superfícies de transferência de calor e uma outra parte que engloba os elementos de distribuição de fluidos (como bocais e tubos de entrada e saída, estrutura de suporte, parafusos de fixação). Um problema comumente encontrado na indústria diz respeito à durabilidade desses trocadores de calor. Segundo relatos, o carregamento térmico-mecânico cíclico influencia na resposta desses equipamentos, levando a falhas.
Para monitorar do comportamento dinâmico de trocadores em operação são utilizados sensores de pressão, deformação, vazão e temperatura. Alguns equipamentos medem duas ou mais grandezas de maneira concomitante, porém sua transmissão é analógica, possibilitando o envio de apenas um desses parâmetros para o sistema de aquisição atual.
Com o intuito de fazer aquisição das diversas grandezas físicas associadas aos testes de desempenho em trocadores de calor, o presente projeto de iniciação cientifica visa desenvolver uma plataforma para aquisição de sinais em tempo real para a bancada experimental existente no laboratório.
Utilizando um protocolo de comunicação denominado “HART” (Highway Addressable Remote Transducer), se torna possível a aferição das diversas grandezas medidas pelo mesmo equipamento. Este protocolo permite a sobreposição do sinal de comunicação digital ao sinal analógico, sem interferência, no mesmo cabo. Ou seja, tanto o sinal analógico, que representa a principal grandeza física a ser mensurada, quanto o sinal digital, que envia as demais medições, além de comandos de controle e configuração, podem ser transmitidos simultaneamente na mesma fiação. Esta característica aumenta o aproveitamento de cada equipamento assim como reduz a quantidade de cabos necessários para a instrumentação da bancada.
A sobreposição entre os dois sinais, analógico e digital, é feita através do chaveamento por deslocamento de frequência (FSK – Frequency-shift keying), seguindo o padrão Bell 202, onde o nível digital “1” é representado pela frequência de 1200Hz e o nível digital “0” pela frequência de 2200Hz.
Para utilizar este protocolo de comunicação na aquisição dos dados experimentais, foi desenvolvido um hardware em placa de circuito impresso, que integra os componentes eletrônicos necessários. Assim como um software em linguagem C, que controla este dispositivo e realiza o envio dos dados para um computador na sala de controle.
O conjunto, hardware e software, da plataforma HART, possibilita a comunicação entre os instrumentos de medição e o sistema de controle de maneira centralizada, além de realizar a aquisição de todas as grandezas físicas aferidas em cada equipamento e reduzir a quantidade de cabos. Portanto, sua implementação aumenta a eficiência do sistema de medição, proporcionando mais recursos e otimizando o processo de aquisição dos dados experimentais das bancadas do laboratório T2F. |
