Contribuição ao projeto de sistemas de propulsão de fluidos.
Este trabalho trata do projeto, desenvolvimento e implementação de dispositivos de propulsão de fluidos para equipamentos, que operem com taxa de fluxo na faixa de 30 l=min - 70 l=min, e na faixa de, 700 l=min até 50 ml=min. Foram investigados três tipos de propulsor de fluido: uma bomba peristáltic...
| Author: | |
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| Format: | doctoral thesis |
| Status: | Published version |
| Publication Date: | 2013 |
| Country: | Brasil |
| Institution: | Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) |
| Repository: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
| Language: | Portuguese |
| OAI Identifier: | oai:dspace.sti.ufcg.edu.br:riufcg/8614 |
| Online Access: | https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/8614 |
| Access Level: | Open access |
| Keyword: | Microbomba Métodos dos Elementos Finitos Biosensor Propulsor de Fluido Projeto Mecânico Projeto Fluidodinâmico Micropump Finite Element Methods Fluid Propellant Mechanic Project Fluid Dynamics Project Engenharia Elétrica |
| Summary: | Este trabalho trata do projeto, desenvolvimento e implementação de dispositivos de propulsão de fluidos para equipamentos, que operem com taxa de fluxo na faixa de 30 l=min - 70 l=min, e na faixa de, 700 l=min até 50 ml=min. Foram investigados três tipos de propulsor de fluido: uma bomba peristáltica linear, bidirecional, sem válvula e acionada por três atuadores, uma bomba de diafragma unidirecional usando a estrutura bocal/difusor e uma bomba de vácuo, com válvula, acionada por um único atuador. Para o desenvolvimento de um sistema de propulsão de fluxo, foi concebida uma metodologia de projeto usando uma ferramenta computacional baseada em elementos finitos, para determinar características mecânicas e fluídicas associadas ao sistema de transporte de fluidos proposto, isto é, projeto mecânico e projeto fluidodinâmico. O projeto mecânico trata, basicamente, da produção da força necessária para deslocar o fluido, possibilitando uma investigação de produção de força por meio do campo elétrico ou de campo magnético, isto é, definição do atuador. Além disso, o projeto mecânico avalia o espaçamento e a quantidade de atuadores para proporcionar fluxo bidirecional sem utilização de válvula de controle de fluxo. O projeto fluidodinâmico tem como objetivo definir a melhor sequência de acionamento dos atuadores, tendo em vista o desempenho da bomba em termos de vazão. Assim, foi desenvolvido um modelo computacional baseado numa formulação com interação fluido-estrutura para o desenvolvimento da bomba peristáltica linear. Para o projeto da bomba de vácuo, foi desenvolvido um modelo computacional com a abordagem de fluxo multifásico (ar/água), avaliando-se o comportamento do fluxo de saída com relação à presença de oscilações, bem como da vazão em função da entrada de ar. Por fim, foram construídos protótipos das bombas com base nas decisões de projeto, tomadas a partir de resultados obtidos da modelagem computacional. Para cada tipo de bomba foi desenvolvida uma plataforma de testes apropriada, sendo realizados ensaios de vazão e pressão. Os resultados obtidos nas simulações apresentaram erro médio inferior a 5% em relação aos dados experimentais, validando a metodologia e a modelagem desenvolvida. |
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