Desenvolvimento de um sistema de aquisição de dados para um equipamento de vazamento por centrifugação de eixo vertical

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e implementação de um sistema de aquisição de dados sem fios para um sistema em rotação, em que as ligações entre sensores e receptor não podem ser cabladas e como não existem este tipo de mecanismos versáteis disponíveis no mercado, optou-se pela sua construção. O problema fica mais complexo quando se quer implementar este sistema num equipamento de vazamento por centrifugação, em que as temperaturas são elevadas e se tem de balancear entre parâmetros associados ao processo de fundição, materiais com gradiente funcional de propriedades e equipamento já construído. A finalidade deste trabalho passa, então, pelo desenvolvimento de uma unidade de aquisição de temperaturas sem fios, que funcione com o equipamento de vazamento existente no Departamento de Engenharia Mecânica, monitorizando em tempo real a variação de temperatura do metal no interior da coquilha. A realização deste trabalho passou por várias fases, nomeadamente: Numa primeira fase realizou-se um estudo exaustivo sobre a constituição, materiais e funcionamento do equipamento de vazamento por fundição centrífuga e procedeu-se à reparação do equipamento que se danificou durante um incêndio que ocorreu em vários laboratórios do departamento. Posteriormente, procedeu-se a uma pesquisa sobre o processo de fundição em coquilha por centrifugação, materiais com gradiente funcional de propriedades, características do alumínio, fundição com ligas de alumínio, bem como sobre a constituição e características de sistemas de aquisição de dados para monitorização da temperatura. Numa segunda fase, elaborou-se uma investigação minuciosa de todo o processo em si para determinar as características e especificações da medição da temperatura e do sistema de aquisição de dados. Com esta investigação procurou-se determinar a melhor solução para corresponder às exigências com a minimização do seu custo. Na terceira fase, procedeu-se à selecção e construção do sistema de aquisição de dados e de todas as peças e modificações no equipamento para acoplar o sistema. Numa última fase, realizaram-se ensaios estáticos de vazamentos e seguidamente, após serem feitas adequadas alterações, efectuaram-se posteriormente ensaios na máquina em rotação, tendo-se conseguido monitorizar a temperatura em tempo real do metal no interior da coquilha. O sistema de aquisição de dados permitirá futuramente investigar e estudar exaustivamente a influência da temperatura no processo e o momento ideal para o vazamento da segunda liga para permitir a obtenção de um material com gradiente funcional de propriedades adequado a determinada aplicação.

This project presents the development, design and implementation of a data acquisition system for a rotating mechanical system. Links between sensor and receiver cannot be by wires and there are no such mechanisms versatile commercially available. Thus, was decided to build one. The problem becomes more complex when one wants to implement this system to a centrifugal casting equipment where temperatures are high and we have to have a balance between the parameters associated with the casting process, materials with functional gradient properties and equipment ever built. The aim of this work was thus the development of a wireless temperature acquisition unit, that can work with the equipment that exists at the Mechanical Engineering Department of University Minho with real-time monitoring of the temperature variation of the casting inside the metallic mould. Initially there was a comprehensive study on the constitution, operation of materials and equipment for casting and spin casting proceeded to repair equipment that was damaged during a fire in the laboratories of the department. Thereafter began a search for permanent mold casting process by centrifugation, gradient materials with functional properties, and characteristics of aluminium casting alloys. Finally research gathered on types, formation and characteristics of data acquisition systems for monitoring temperature. Then began the phase of complete investigation of the process itself to determine the features and specifications of the temperature measurement and data acquisition system and its coupling to the equipment. This research sought to determine the best solution to meet the requirements with minimum cost. After carrying out the selection, we proceeded to build the data acquisition system and all parts and equipment modifications to engage the system. Then held static testing for leaks after doing some changes. Finally, tests were performed in rotating machine having managed to monitor real-time temperature in the metal inside the mould, this will allow future thoroughly investigate and study the influence of temperature and the ideal time for casting the second alloy to generate a material with a functional gradient of properties.