Contribuição ao desenvolvimento de um sistema para aquisição e tratamento de dados e pressões instantâneas em laboratório

Abstract

Este trabalho constituiu-se no desenvolvimento de um sistema para aquisição e tratamento de dados de pressões instantâneas em laboratório. A aquisição e tratamento de dados de pressões instantâneas em laboratório. A aquisição consta das etapas de amostragem da série continua de valores reais e de sua conversão, entre os domínios físico, elétrico e digital, em que é representada. O tratamento efetuado subdivide-se em: análise estatística, com a determinação da função distribuição de probabilidade dos valores amostrados, e de seus quatro primeiros momentos estatísticos; e análise espectral, com a determinação das funções de autocorrelação e densidade de espectro de potência amostrais. O desenvolvimento deste sistema possibilita a caracterização de escoamentos reais, no que diz respeito a valores flutuantes de pressões instantâneas. As informações obtidas permitem uma melhor compreensão da física dos escoamentos, contribuindo, por exemplo, no enriquecimento dos critérios de dimensionamento de estruturas hidráulicas correntes, que baseiam-se, apenas, em grandezas médias. O sistema foi montado, a partir de equipamentos apropriados e existentes no Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e de outros recentemente adquiridos. Os programas de computador, responsáveis tanto pela etapa de aquisição como pela de tratamento, foram escritos em linguagem BASIC e, posteriormente, compilados para linguagem de máquina, quando de sua utilização. Foi realizada, também, uma aplicação prática do sistema, na avaliação do campo de pressões, verificado a jusante de um modelo físico de descarregador de cheias. Os resultados são apresentados e comentados.

In this study, a system for the acquisition and treatment of instantaneous pressure data, in a laboratory, is developed. Acquisition consists of two stages: sampling the continuous series of real values and their conversion between the physical, electrical and digital domains in which they are represented. The treatment performed is subdivided into: statistical analysis, determining the probability distribution function of the sampled values and the first four statistical moments; and spectral analysis with the determination of the autocorrelation function and power spectral density function of the sample. The development of this system makes it possible to describe real flow as to oscillating values of instantaneous pressures. The information obtained allows an improved understanding of the physics of flow, thus contributing, for instance, to broaden the design criteria for current hydraulic structures which are only based on mean values. The system was set up with appropriate equipment available at the Institute of Hydraulic Research of the Federal University of Rio Grande do Sul (IPH/UFRGS) and others recently acquired equipment. The computer programs which performs both acquisition and treatment were written in BASIC and later compiled for machine language when they were used. The system was also applied in practice, for the evaluation of a pressure field found downstream of a physical model of a spillway. The results are presented and discussed.