Relatório 09 YAGO DIAS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL 
ESCOLA DE ENGENHARIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DO EXPERIMENTO N° 9 
PRÁTICA DA AVALIAÇÃO DA PRESSÃO INTERNA DE UMA LATA 
DE REFRIGERANTE 
 
 
 
Yago Muniz Dias 
00318988 
 
 
 
 
 
Relatório desenvolvido durante disciplina 
de Medições mecânicas, ministrada pelo 
professor Herbert Martins Gomes 
 
 
 
 
PORTO ALEGRE 
Setembro de 2022 
 
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RESUMO 
 Este relatório teve como embasamento o procedimento prático da aula exibida no 
dia 1 de setembro de 2022 pela disciplina de Medições Mecânicas ministrada e 
apresentada pelo professor Herbert Martins Gomes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................... 3 
2 OBJETIVOS ............................................................................................... 4 
3 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS ............................................................ 4 
4 PROCEDIMENTOS .................................................................................. 5 
5 RESULTADOS .......................................................................................... 6 
6 DISCUSSÃO .............................................................................................. 8 
7 CONCLUSÕES .......................................................................................... 8 
8 BIBLIOGRAFIA ...................................................................................... 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
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 Strain Gauges são os principais instrumentos de medição de deformações 
utilizados atualmente. Esses extensômetros são constituídos por uma grade de material 
que sofre alteração da resistência elétrica, sendo essa proporcional à sua deformação, 
possibilitando a medição dessa deformação em um ponto de um corpo de prova através 
da medição da alteração da resistência elétrica no extensômetro. Utilizando a variação de 
potencial medida pelo strain gauge, juntamente com a teoria de vasos de pressão de 
paredes finas, foi possível realizar a medição da pressão interna de uma lata de 
refrigerante. 
 
2 OBJETIVOS 
 
 O relatório 9 tem como objetivo demonstrar os cuidados na colagem de um strain 
gauge. Avaliar a pressão interna de uma lata de refrigerante pelo alívio da pressão e 
monitoramento das deformações. Conectar o strain gauge com sistema de aquisição de 
dados. Revisar equações básicas de vasos de pressão de paredes finas. 
 
 
3 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS 
 
 Os seguintes materiais são utilizados nesta prática: 
 
- 1 Placa de aquisição externa USB2408-2AO da empresa Measurement Computing 
(24 bits e faixa de medição utilizada de ±0,15625V); 
 
- 1 lata de refrigerante de alumínio fechada; 
 
- 1 Kit de colagem para extensômetros elétricos da EXCEL Sensores. Contendo: 
ácido, base, álcool isopropílico, cola, produto de limpeza, strain gauges para 
alumínio modelo PA-13-125AA-120-LEN, com gauge fator de k=2,14, borrachas 
de silicone para pressionar na colagem dos extensômetros, silicone líquida para 
proteção externa da ligação final, terminais para conexão dos extensômetros com 
fios até a Ponte de Wheatstone, fita adesiva especial para colagem de strain 
gauges; 
 
- Lixas N°. 100, 500, e 2400 tiras de papéis para limpeza; 
 
- Estilete, tesoura régua de aço e lapiseira 0.5mm para marcação da orientação do 
strain gauge na lata; 
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-2 m de fios de pequeno diâmetro (0,5mm) para ligação dos strain gauges na Ponte 
de Wheatstone; 
 
-Pinças de ponta arredondada e ponta fina para manuseio dos strain gauges e 
soldagem das conexões elétricas; 
 
-Ferro de solda (30W) e fio de solda a base de estanho com resina ativada com fio 
de 1mm para conexões elétricas; 
 
-Multímetro modelo ICEL MD 5770A; 
 
-1 Laptop para a aquisição dos dados; 
 
-1 Software de aquisição de dados (TracerDAQ) compatível com a placa USB2408-2AO. 
 
4 PROCEDIMENTOS 
 
 Colar os strain gauges na lata de refrigerante. Escolha o local como no meio da 
altura e uma região de aproximadamente 5 cm². 
 Inicie limpando a região com álcool isopropílico, depois lixe com a lixa N° 100, 
volte a limpar com álcool isopropílico. Diminua a granulometria da lixa para a N° 500 
repetindo o processo até uma lixa mais fina (lixa d´água). Faça movimento aleatórios para 
que as ranhuras não sigam um padrão e aumente a aderência com o strain gauge. 
 Limpe tudo novamente. Não deve restar resquícios da tinta da lata. Aplique o 
líquido ácido (vermelho) para limpar resquícios de graxas e tinta com uma pinça de ponta 
arredondada e pequenos pedaços de “perfex” ou papel absorvente. Não use algodão. 
Aplique o neutralizador líquido básico (verde) para neutralizar o ácido. Limpe 
novamente, voltando a aplicar Álcool isopropílico para rapidamente evaporar quaisquer 
resquícios de produtos restantes. 
 Use uma régua para marcar o local de colagem. Utilize a lapiseira 0.5mm para 
riscar no alumínio da lata. Não cruze as marcações no local final da colagem, pois deixará 
grafite que poderá afetar a qualidade da colagem final. 
Busque o strain gauge na cartela, meça sua resistência para certificar-se que é de 
resistência adequada antes de colá-lo. Não o manuseie com a mão, a gordura que se 
encontra naturalmente na mão pode contaminar a sua superfície, prejudicando a colagem. 
Caso necessário, limpe-o com o líquido de limpeza ou o álcool. Vire-o para cima e com 
a fita adesiva prenda-o e leve-o até a lata através da fita. 
 Alinhe as marcações do strain gauge com as feitas na lata. Desvire uma das pontas 
da fita. Aplique apenas uma gota de adesivo (Bonder – de precisão) e desvirando a fita 
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adesiva, 10 colocando uma tira de teflon por cima, aplique pressão pelo tempo necessário 
de cura (3-4 min). 
 Após, proceda à colagem do terminal de soldagem dos fios com os mesmos 
cuidados de colagem do strain gauge. Faça as ligações do strain gauge com os terminais 
e com os fios de conexões. 
Verifique a resistência elétrica entre os terminais para certificar-se que é 120 . 
Também meça entre um dos terminais e o metal da lata para certificar-se que estão 
isolados (>20M). Faça as conexões do strain gauge da lata com a Ponte de Wheatstone 
e entre os fios de alimentação, certifique-se que o valor de resistência é de 120 . E que 
entre um dos fios de alimentação e um dos fios de medição este valor é de 90 . Ligue a 
alimentação na alimentação da placa de aquisição em +5V e 0V (ground) e os dois de 
medição nas entradas diferenciais da Placa. É importante que a placa de aquisição seja 
configurada para trabalhar no modo diferencial (mais preciso) e não no modo “single 
ended”, devido às pequenas variações de voltagens que serão medidas. Ligue o software 
de aquisição e faça os ajustes necessários. Use uma taxa de aquisição de 50Hz suficiente 
para este experimento. Inicie a medição e abra a lata de refrigerante, aliviando a sua 
pressão interna. 
 
5 RESULTADOS 
 
 Para analisar o experimento, utiliza-se as equações para vasos de pressão de 
paredes finas, pois a razão do raio da lata pelo seu diâmetro é menor que 10. A Figura 1 
demonstra o princípio de tensões nos vasos de pressão de paredes finas. 
 
 
Figura 1- Vaso com Pressão Interna, Extremidades Fechadas e Longas 
 
 Onde: 
𝜎𝑥 → 𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑𝑖𝑛𝑎𝑙 
𝜎𝜃 → 𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝐶𝑖𝑟𝑐𝑢𝑛𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 
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Na direção longitudinal do vaso, igualando as forças aplicadas na tampa da lata 
com a integral das tensões aplicada no anel composto pelas paredes da lata, chega-se à 
equação 1. 
 
Para a tensão circunferencial, têm-se a equação 2 abaixo. 
 
Para as equações que representam a direção principal para as tensões, têm-se a 
deformação longitudinal (equação 3) e deformação circunferencial(equação 4). 
 
 A equação 5 indica a pressão interna no corpo de prova. 
 
 No caso de uma Ponte de Wheatstone trabalhando com apenas 1 strain gauge 
ativo (o que estará colado na face externa da lata na direção circunferencial), a relação 
com a leitura vem dada pela equação 6: 
 
 Os dados dimensionais para a realização do experimento estão na tabela 1. 
 
Tabela 1- Dados para realização do experimento. 
Tensao Alimentação V 5 V 
Módulo de Elasticidade 
E 6,89E+10 N/m² 
Poisson n 0,33 - 
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Diametro D 6,60E-02 m 
Raio r 3,30E-02 m 
Comprimento L 1,22E-01 m 
Gage Factor k 2,14 - 
Espessura t 9,30E-05 m 
 
 Com as equações apresentadas, chega-se aos valores dispostos na tabela 2. 
 
Tabela 2- Valores da leitura e Deformação. 
Leitura média E 3,58E-03 V 
Deformação no SG  1,34E-03 - 
 
 A equação 6 fornece o valor da deformação circunferencial medida, estimada em 
1,34E-03. A pressão interna na lata de refrigerante, calculada a partir da equação 5 é 
3,114E+05 Pa. 
 
6 DISCUSSÃO 
 
 O procedimento experimental apresentou um valor, de pressão interna de 
3,114E+05 kPa e na literatura disponibilizada pelo professor, encontra-se valores 
distintos para os mesmos parâmetros aplicados no experimento. Essa diferença de leitura 
deve-se ao fato, principalmente, da temperatura e condições do ambiente no qual foi 
realizado o experimento. Outros fatores também devem ser levados em conta, tais como 
o procedimento de colagem do extensômetro e se o strain gauge estava dentro da 
conformidade. 
 
7 CONCLUSÕES 
 
 Através da prática demonstrou-se o procedimento para avaliar as medições feitas 
por strain gauges a fim de verificar as deformações sofridas por uma lata de refrigerante 
e sua pressão interna. 
 Para obter resultados mais precisos e conformes, recomenda-se a utilização de 
dois ou mais strain gauges, bem como realizar o processo de extensômetria mais 
precisamente possível, a fim de evitar essas diferenças encontradas nos valores desejados. 
 
 
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8 BIBLIOGRAFIA 
 
 Notas de aula de medições mecânicas, Prof. Herbert Martins Gomes.