Contribuição ao projeto de sistemas de propulsão de fluidos.

• Autor(a) principal: BARRETO NETO, Arlindo Garcia de Sá.
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
• Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8614
• topic: 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

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.