Preparação da bancada

Depois de instrumentado, o compressor é inserido no BOX da bancada de ciclo quente e conectado a esta através de seus passadores de sucção, descarga e processo. Logo após, o ar presente no interior do sistema é retirado através de uma bomba de vácuo. O nível de vácuo considerado satisfatório e utilizado como critério de referência situa-se na faixa de 0,06 a 0,08 milibar. A bomba é conectada ao circuito pelo mesmo ponto onde é realizada a injeção de carga de fluido refrigerante.

O fluido refrigerante R134a utilizado no compressor foi adquirido de uma empresa especilizada, confinado em um cilindro. Este cilindro atua como um vaso de pressão e é conectado ao circuito, sendo que a carga de fluido refrigerante ocorre devido à diferença entre a pressão do cilindro e a pressão de vácuo gerada no circuito. A quantidade de carga injetada é um parâmetro que apresenta certa flexibilidade, pelo fato de que a bancada apresenta duas características que atuam em conjunto sobre o circuito: a primeira corresponde à presença de três níveis de pressão e a segunda diz respeito ao uso de dispositivos de expansão do tipo válvula, controlados por um servomotor de passo, invés de um tubo capilar. Conforme detalhado na seção 4.1, a pressão intermediária de um sistema com três níveis de pressão atua como “um pulmão”. No entanto, para que este efeito seja alcançado, os dispositivos de expansão devem ser válvulas que permitam o ajuste das pressões durante o teste. Assim, é possível atingir a condição de operação desejada com uma menor dependência da exata quantidade de carga de fluido refrigerante. Obviamente, se a quantidade de carga injetada no sistema for muito diferente de um valor de referência, mesmo com os recursos apresentados acima, torna-se impossível atingir a condição de operação.

CAPÍTULO 5 - PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

107 Com base na experiência, a carga de refrigerante é aplicada ao sistema até que a pressão no interior deste atinja cerca de 4 bar. A carga injetada para a obtenção desse nível de pressão satisfaz duas das três condições de operação testadas no presente trabalho (-23,3ºC/40,5ºC e -23,3ºC/54,4ºC). Porém, a terceira condição (-10,0ºC/90,0ºC) exigiu uma maior carga, pois os níveis de pressão são bem superiores (aproximadamente 2 bar na sucção e 32 bar na descarga). Deve ser mencionado que o procedimento aqui descrito para a carga de fluido refrigerante é padrão na EMBRACO e vem sendo aplicado com sucesso em testes de compressores no POLO.

Uma vez que a carga de fluido refrigerante foi injetada, o sistema está pronto para ser testado. Contudo, antes de acionar o compressor, verifica-se se a fonte de tensão está devidamente ligada e nela são ajustadas a tensão e a freqüência de alimentação do mesmo, de acordo com as especificações citadas anteriormente (110V, 60Hz).

O computador da bancada de ciclo quente é então ligado e o programa de aquisição dos sinais é acessado. Antes de executar um teste em uma determinada condição de operação pela primeira vez, é necessário informar ao programa de aquisição da bancada de ciclo quente os valores de set-point e as tolerâncias de trabalho dos parâmetros a serem controlados, definindo assim a condição de operação. Os parâmetros envolvidos, já apresentados no Capítulo 4, e as tolerâncias empregadas para os seus ajustes são as seguintes:

• Pressões de sucção e descarga: ±1%;

• Temperatura na sucção do compressor: ±1ºC; • Temperatura do ar no interior do BOX: ±1ºC;

• Temperatura a montante da válvula de expansão da descarga, VED: ±5ºC; • Temperatura a montante do medidor de fluxo de massa, MFM: ±5ºC; No caso da pressão, os valores absolutos das tolerâncias dependem da faixa de operação. Durante o teste, se os parâmetros controlados não estiverem apontando exatamente o valor de set-point, mas sim um outro valor qualquer dentro da tolerância de trabalho, o teste é dito em condição de operação. Por outro lado, qualquer parâmetro com um valor fora da faixa de tolerância é considerado como inadequado para o teste.

Com base na definição de condição de operação, apresentada no início do Capítulo 4, observa-se que as temperaturas a montante da VED e do MFM não são

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parâmetros que a definem e, por isto, não requerem um controle rigoroso. Por outro lado, este não é o caso das demais variáveis (pressões de sucção e de descarga, temperaturas na sucção do compressor e do BOX) e, assim, as mesmas necessitam de um nível de controle mais refinado. Desta forma, adotam-se faixas de tolerância mais estreitas para tais variáveis, conforme procedimento utilizado pela EMBRACO nos testes em bancadas de ciclo quente, garantindo a acurácia dos resultados. A Figura 5.16 apresenta o painel do programa de aquisição de dados, no qual são informados os valores de set-point e as tolerâncias de trabalho dos parâmetros de interesse.

Figura 5.16 – Painel do programa de aquisição de dados da bancada de ciclo quente onde é estabelecida a condição de operação.

De acordo com a Figura 5.16, observa-se que além de especificar o valor de set-

point e tolerância de trabalho para os parâmetros controlados, arbitra-se também uma faixa de tolerância para os seguintes parâmetros também monitorados:

• Fluxo de massa: ±2%;

• Tensão de alimentação do compressor: ±2V; • Corrente elétrica de alimentação; ±2%; • Consumo energético: ±2%;

• Temperatura da parede do BOX11: ±2%.

11 _{Na Figura 5.16 este parâmetro aparece referenciado como Shell Temperature (Temperatura de corpo),}

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109 Além dos parâmetros já citados, dois outros são calculados a partir dos demais e impressos no arquivo de saída de dados: capacidade de refrigeração e coeficiente de performance.

A capacidade de refrigeração é calculada através da equação (1.2), mas como a bancada de ciclo quente não é de fato um sistema de refrigeração completo, as entalpias específicas referenciadas para a entrada e a saída do evaporador são avaliadas conforme norma estabelecida para teste de compressores:

• hEE: entalpia avaliada na pressão de descarga e temperatura de sucção do

compressor.

• hSE: entalpia avaliada na pressão de sucção e temperatura de sucção do

compressor.

Sendo assim, ao definir a condição de operação no painel do programa de aquisição (Figura 5.16), é necessário informar as temperaturas onde são avaliadas as entalpias específicas referentes à entrada e à saída do evaporador (Heat Exchange Input

Temperature e Heat Exchange Output Temperature, respectivamente), consideradas como iguais à temperatura na sucção do compressor. Esta temperatura, bem como a temperatura do ar no interior do BOX, é controlada para se manter em 32ºC nas três condições de operação testadas. A partir do momento em que são informadas as temperaturas de evaporação, condensação e da sucção do compressor, o programa calcula a variação de entalpia específica no evaporador. Assim, variações na capacidade de refrigeração, Q& , durante o teste são diretamente proporcionais a variações do fluxo de _E

massa fornecido pelo compressor e medido pelo MFM. O coeficiente de performance,

COP, também é calculado durante a aquisição dos dados, mediante valores de potência consumida, W&_C, e de capacidade de refrigeração, Q& , de acordo com a equação (1.1). _E

A definição das condições de operação no programa de aquisição de sinais da bancada de ciclo quente marca o fim da etapa de preparação da bancada. Em seguida, passa-se à etapa de execução do teste.

posicionada sobre a carcaça do compressor. No entanto, nas medições do presente trabalho, esse sensor foi posicionado junto à parede interna do BOX, uma vez que essa temperatura é de extrema importância no cálculo de transferência de calor por radiação.

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