Análises de Influências

Conforme citado anteriormente, o objetivo principal da aplicação de um planejamento fatorial fracionado é identificar as variáveis de maior influência sobre os parâmetros de saída. No presente trabalho, as análises do DoE se detiveram em verificar as variações dos dados de saída, ou seja, temperaturas,

em relação a variações nos valores dos coeficientes de transferência de calor. Os resultados aqui analisados se referem à condição de operação A, mas as conclusões podem ser estendidas para as demais condições de operação.

A principal ferramenta utilizada na análise das influências dos coeficientes Hi é o diagrama de Pareto (Montgomery, 2004), permitindo a

comparação da magnitude relativa da influência dos diversos fatores (Hi). As

Figuras 4.13(a) a (d) mostram os diagramas de Pareto referentes ao primeiro procedimento, com 10 fatores e resolução III, com a identificação das influências dos coeficientes de transferência de calor sobre as temperaturas

TSC, TDC, TS,CY e TS,EST. Qualquer fator, ou interação de fatores, que se

estende além da linha de referência vermelha traçada nesses diagramas é considerado importante e não pode ser descartado em análises mais refinadas. Estas linhas são criadas através do método de LENTH (1989).

Pela Figura 4.13(a), nota-se que para a temperatura do gás na câmara de sucção os coeficientes mais relevantes para sua caracterização são, em

ordem de importância: HMS e HMAMIMS. Para a temperatura do gás na

câmara de descarga, Figura 4.13(b), o coeficiente mais relevante é HDC. Para

a temperatura da parede do cilindro, Figura 4.14(a), os coeficientes mais relevantes são: HDC, HCART, HLAT e HBLC. Finalmente, para a temperatura

do motor, Figura 4.14(b), os coeficientes mais relevantes são HCART e HLAT.

Uma informação importante observada nas Figuras 4.13 e 4.14 diz respeito à observação de uma pequena influência de alguns fatores na

determinação de tais temperaturas. De acordo com os diagramas, os

coeficientes de transferência de calor na superfície do estator, HS,EST, na

superfície do cabeçote, HMANIDC, na região interna da tampa, HTAMP, e

no interior do muffler de descarga, HMD, são de pouca influência nos

resultados, evidenciado pela pequena magnitude nas barras correspondentes

aos diagramas de Pareto. Sob este pressuposto, procede-se a realização

do segundo procedimento, na qual são negligenciados os fatores HS,EST,

HMANIDC, HTAMP e HMD na análise de DoE. Com isto, há a possibilidade

de se inferir uma melhor resolução para os testes realizados, onde ao passar de 10 fatores para 6, mantendo-se o número de simulações em 16, aumenta-se o nível de resolução para IV. O principal benefício em se aumentar a resolução se deve à melhor caracterização de interações que ocorrem com os coeficientes, onde quanto maior a resolução, maior a captação dos efeitos que envolvem as interações entre os fatores.

Nas Figuras 4.15 e 4.16 são expostos os diagramas de Pareto para este segundo procedimento.

Comparando os resultados entre os dois procedimentos, observam-se

mudanças significativas para os fatores de maior importância. Para a

(a) Diagrama de Pareto para TSC.

(b) Diagrama de Pareto para TDC.

Figura 4.13 – Diagramas de Pareto para o gás no interior das câmaras (Primeiro Procedimento).

(HMS, HMANIMS, HCART, HLAT, HBLCe HDC) mostraram-se relevantes, assim

também como os efeitos de interação entre alguns fatores. Da mesma forma, para as outras temperaturas (TDC, TS,CY e TS,EST) a maioria dos 6 fatores

avaliados se mostram relevantes na simulação térmica do compressor. A diferença entre os dois procedimentos realizados é consistente com

os conceitos das resoluções expostos anteriormente. Para o primeiro

procedimento (Figuras 4.13 e 4.14), de menor resolução, verifica-se o confundimento entre os efeitos principais e de segunda ordem, o que torna os resultados influentes apenas sobre alguns fatores principais. Por outro lado, com o segundo procedimento, de maior resolução, os resultados do DoE

(a) Diagrama de Pareto para TS,CY.

(b) Diagrama de Pareto para TS,EST.

Figura 4.14 –Diagramas de Pareto para os componentes sólidos (Primeiro Procedimento).

mostraram-se mais distribuidos quanto a importância dos fatores, já que os efeitos principais não estão confundidos com interações de segunda ordem.

Com base no segundo procedimento, as Figuras 4.17 e 4.18 apresentam gráficos de contorno das respostas do DoE para o gás no interior das câmaras e para as superfícies sólidas, respectivamente. Nestas Figuras, pode-se observar os efeitos dos fatores mais importantes em uma análise 2-D, como na variação das temperaturas em função das variações dos fatores em ±30% a partir de um valor nominal localizado nos pontos médios dos eixos horizontais e verticais.

A Tabela 4.4 resume os resultados para as análises de DoE dos fatores principais para as respectivas temperaturas. Observa-se a importância de

(a) Diagrama de Pareto para TSC.

(b) Diagrama de Pareto para TDC.

Figura 4.15 – Diagramas de Pareto para o gás no interior das câmaras (Segundo Procedimento).

todos os coeficientes relacionados com o escoamento do gás no interior das câmaras, com exceção do volume interno do muffler de descarga. Algumas regiões onde há convecção externa são denotadas como de maiores importância, como ocorre para a região do cárter, HCART, lateral interna da

(a) Diagrama de Pareto para TS,CY.

(b) Diagrama de Pareto para TS,EST.

Figura 4.16 –Diagramas de Pareto para os componentes sólidos (Segundo Procedimento).

Tabela 4.4 – Fatores relevantes segundo aplicação de DoE.

Resposta Fatores mais relevantes

TSC HMS, HMANIMS, HCART, HLATe HBLC

TDC HDC, HCART, HLAT, HMSe HBLC

TS,CY HLAT, HCART, HDCe HBLC

(a) Gráfico de contorno para TSC.

(b) Gráfico de contorno para TDC.

Figura 4.17 –Gráficos de contorno para o gás no interior das câmaras.