Mapeamento de erro em métodos de medição de resistividade ao fluxo de ar de materiais porosos
Resumen
A resistividade ao fluxo de ar é um dos parâmetros macroscópicos mais importantes na caracterização de materiais de absorção, uma vez que este parâmetro é utilizado para descrever a absorção em todos os modelos empíricos ou fenomenológicos de cálculo. Neste trabalho serão abordados dois métodos experimentais, a saber, o proposto por Dragonetti, Ianniello e Romano e o método normatizado pela ISO 9053-2:2020. Ambos os métodos tratam de medições a partir de um fluxo de ar alternado e assumem que a frequência de medição deve apresentar valores que tendam a zero, como 2 Hz. Esta condição de baixíssima frequência pode levar a erros devido à baixa sensibilidade dos transdutores (microfones e acelerômetros) necessário à medição. Por este motivo, este trabalho tem por objetivo mapear e quantificar os erros intrínsecos à cada um dos métodos gerando curvas de contorno em função da frequência, espessura de amostra e resistividade ao fluxo de ar que descrevam o erro percentual. Será também avaliada a possibilidade de realizar medições em frequências nas quais os transdutores tenham melhor sensibilidade, como 25 Hz. Os métodos experimentais supracitados foram simulados computacionalmente via Método de Elementos Finitos (FEM) e as simulações validadas a partir de medições em bancada. O mapeamento dos erros de ambos os métodos permitem identificar qual deles é mais indicado para realizar a medição de resistividade ao fluxo de acordo com diferentes tipos de materiais (porosos ou perfurados), observando as limitações de espessura e resistividade ao fluxo de cada método, além de possibilitar a avaliação da possibilidade de medições em frequências maiores. A bancada experimental para avaliação dos métodos foi construída pelo autor de modo a permitir a medição de ambos os métodos simultaneamente. Os resultados dos experimentos em bancada corroboram as simulações numéricas realizadas computacionalmente, indicando erros abaixo de 5% para ambos os métodos em frequências abaixo de 10 Hz. Em 25 Hz o método normatizado apresenta menor erro a medida que espessura e resistividade ao fluxo de ar crescem enquanto o método de Dragonetti apresenta melhor desempenho a medida que espessura e resistividade ao fluxo de ar diminuem. O método de Dragonetti permite medições com erro abaixo de 5% para todas as espessuras simuladas com frequências de até 50 Hz. O erro encontrado via método normatizado é dependente da espessura da amostra, assim, amostras de 5 mm limitam o método a 10 Hz para erros menores que 5% e a 50 Hz para amostras de mais de 30 mm de espessura.
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