Desenvolvimento de sistema de aquecimento por indução eletromagnética para controle de temperatura de compressores

Abstract

A indústria de compressores realiza um grande número de ensaios para avaliar as características de seus produtos e tipicamente esses ensaios precisam ser realizados com o compressor operando em regime permanente. A variável que mais demora para alcançar a condição de regime permanente é a temperatura do corpo do compressor, dado que o processo natural de aquecimento pode demorar mais de três horas. Como forma de reduzir esse longo tempo de regime transitório e aumentar a produtividade dos ensaios de avaliação, esta dissertação propõe um sistema de controle da temperatura do corpo do compressor que pode ser integrado às bancadas de ensaios. O atuador empregado é baseado no aquecimento por indução eletromagnética e foi desenvolvido especificamente para esta aplicação. Seu acionamento é realizado com uma estrutura ressonante, que foi adaptada para operar de forma automática. O sistema proposto foi validado experimentalmente em bancada de ensaios de compressores e os resultados indicam que o regime permanente da temperatura do corpo do compressor pode ser alcançado em aproximadamente 10 min, o que, para a bancada empregada como estudo de caso, representa uma redução de até 90% do tempo de regime transitório. Apesar da redução expressiva no tempo necessário para realização dos ensaios, não foi observada influência do sistema proposto no resultado final dos ensaios, o que indica que sua adoção na indústria é promissora.

Abstract: Compressor manufacturers perform a large number of tests to evaluate the characteristics of their products and typically these tests need to be performed with the compressor operating at steady-state. The variable that takes the longest time to reach steady-state is the temperature of the compressor shell, since the natural process of heating can take more than three hours. To reduce this long transient and consequently increase the productivity of the evaluation tests, this dissertation proposes a control system for the temperature of the compressor shell that can be integrated to existing test rigs. The actuator used is based on electromagnetic induction heating and was developed specifically for this application. Its activation is done by a resonant structure that has been adapted to operate automatically. The proposed system was experimentally validated in a compressor test rig and the results indicate that steady-state condition can be reached in approximately 10 min, which, for the test rig used as case study, represents a reduction of about 90% in the transient duration. Although a significant reduction was observed in the test duration, there was no evidence of influence of the proposed system on the final results of the tests, thus indicating that its adoption in industry is promising.