Automação de uma bancada para emulação de partida de compressores

Abstract

Na indústria de compressores para sistemas de refrigeração, diversos ensaios são realizados. Entre os ensaios está o de abaixamento de temperatura, do qual é possível ser obtida a curva característica da evolução das pressões do compressor quando empregado em um sistema de refrigeração específico. Apesar de o maior interesse para dimensionamento do motor do compressor estar nos instantes iniciais desse ensaio, a preparação do ensaio pode demorar até 2 dias e o ensaio precisa ser realizado em uma câmara climática específica. Como forma de acelerar esse processo, foi desenvolvida uma bancada manual que impõe condições no compressor em teste a fim de fazê-lo seguir uma determinada evolução das pressões. A emulação de curvas características na bancada se mostrou promissora. A bancada manual, entretanto, não permite um ajuste fino dos seus parâmetros e necessita de um operador treinado para realizar os ensaios. O procedimento para o ajuste dos atuadores por vezes é demorado e pode trazer riscos ao operador. O presente trabalho apresenta um estudo acerca da automação dessa bancada manual, bem como resultados experimentais obtidos com a bancada automática. Foram automatizadas uma válvula do tipo agulha e um sistema de posicionamento da haste de um cilindro com soluções práticas e diretas. Obteve-se uma melhora nos resultados dos ensaios realizados e a bancada automatizada os realiza consecutivamente sem a necessidade de um operador, com um tempo de preparo 5 vezes menor. Como a bancada manual foi construída como um protótipo, de forma bastante simples, a resolução utilizada nos ensaios era extremamente baixa. Com a automatização, a resolução passou de 180º para 0,18º na válvula e de 34 mm para 0,004 mm no posicionamento da haste do cilindro. Este trabalho também apresenta um método para a comparação das curvas obtidas nas duas versões da bancada e um estudo sobre a aplicabilidade da bancada.

Abstract : Several types of tests are performed by manufacturers of compressors for refrigeration. Among all these tests there is one known as pull-down test from which it is possible to obtain the pressure curve from the start of the compressor on a specific refrigeration system. Although the most valuable portion for sizing the motor is located at the beginning of the test, the test setup may last for days and the test needs to be done inside a specialized climatic chamber. In order to speed up the process, a manual test rig to impose a given pressure curve to a compressor under test was developed. The manual test rig has shown positive results. This dissertation discusses a solution for the automation of this test rig and shows results of the experimental evaluation of the proposed solution, focusing on decreasing human interference on the results and improving the overall quality of the tests. We have automated a needle valve and a linear positioning system by using practical and straightforward solutions. We have achieved a significant improvement in the tests results. The time required for the test setup is 5 times smaller in the automated test rig and it does not need an operator for consecutive tests. The resolution used in the tests has dropped from 180º to 0.18º on the needle valve and from 34 mm to 0.004 mm on the linear positioning system. This improvement on the resolution is explained by the positioning method and the actuators limitations. A comparison method between both versions of the test rig and a study on feasibility of the test rig is also presented.