Os ensaios em compressores de refrigeração

O compressor atua como o coração do sistema de refrigeração, criando o fluxo do refrigerante ao longo dos componentes do sistema. No processo, recebe vapor refrigerante em baixas temperatura e pressão e eleva o vapor até uma pressão e temperatura maior.

compressor2Da Redação –

O compressor é o equipamento responsável pela alteração da temperatura do ar, promovendo o aquecimento ou a refrigeração do ambiente. Sua função é receber e comprimir o fluido refrigerante vindo da evaporadora, elevando a pressão do gás e a temperatura nesse processo. Após deixar o compressor, o gás passa novamente pelo condensador onde então é feita a troca de calor com o ambiente.

Junto com o capilar ou outro dispositivo de expansão, o resultado é que no evaporador a pressão e temperatura do refrigerante são reduzidas, permitindo assim que ele absorva calor. Já no condensador elas são aumentadas, permitindo que ele ceda calor para o meio ambiente.

Existem vários tipos de compressores, cujos nomes vêm da ação de suas partes mecânicas. O alternativo tem um pistão que vai e vem dentro de um cilindro e é o mais comum. É de baixa capacidade e, gradativamente, vai sendo substituído pelo rotativo, mais econômico e silencioso

O rotativo tem um rotor excêntrico que gira dentro de um cilindro. O scroll tem duas partes separadas de forma espiral. Uma permanece fixa enquanto a outra gira contra ela. O parafuso tem dois rotores em forma de parafuso, um macho e outro fêmea. Interagem à medida que giram, assim como um parafuso girando numa rosca. O centrífugo tem um propulsor de alta velocidade, com muitas pás, que gira num alojamento de forma especial.

O rotativo é o mais econômico e silencioso dos compressores. Sua grande eficiência em energia ocorre pelo ar que é comprimido nas espirais internas do equipamento, onde mesmo que seu funcionamento aconteça em altíssima rotação, o trabalho é realizado com menos esforço e consequentemente consumindo menos energia. Ele é usado nos modelos janela e split. A tendência é que os fabricantes adotem o compressor rotativo em seus aparelhos.

O rotativo inverter usa uma tecnologia que pode ser aplicada no compressor rotativo, que controla a velocidade da rotação, fazendo com que trabalhe em baixa frequência, evitando picos de energia, sem perder a eficiência. Só em comparação ao rotativo convencional, que já gasta menos que os outros, a diferença inverter pode chegar a 40% menos de consumo.

O compressor alternativo atua com um sistema parecido com um pistão de carro e o ar é comprimido. Por conta disso, o nível de ruído é elevado, ele consome mais energia e possui menor vida útil. O scroll tem duas partes separadas de forma espiral, onde uma permanece fixa, enquanto a outra gira contra ela. Os compressores do tipo Scroll (caracol excêntrico) possuem alta eficiência energética aliado ao baixo nível de ruído, garantindo baixo custo de operação e funcionamento suave e progressivo.

Eles funcionam silenciosamente e são menos propensos a ter vazamentos quando comparados a outros tipos de compressores. O compressor scroll é mais utilizado em chillers.

Nos compressores parafuso são usados dois eixos em formato de parafuso interligados que giram em direções opostas. O gás refrigerante entra na câmara e é comprimido entre os parafusos. O gás é absorvido para dentro da câmara e levado até a condensadora.

É mais comum vê-los sendo usados para fornecer ar comprimido em estabelecimentos industriais em geral. Uma das vantagens desse compressor é que ele oferece um fluxo contínuo de ar.

O compressor centrífugo é adequado quando o objetivo é trabalhar numa faixa mais ampla de fluxo de ar, sem que mude a rotação. Este compressor contém um propulsor de alta velocidade, com muitas pás, que giram para alcançar o objetivo do equipamento. Ele ainda age como coletor acumulando o ar pressurizado.

A NBR 15826 01/2017 – Compressores para refrigeração – Métodos de ensaio se aplica somente aos compressores para refrigeração de simples estágio do tipo de deslocamento positivo. Especifica os métodos de ensaio selecionados para a determinação da capacidade de refrigeração, da potência consumida, da eficiência isentrópica e do coeficiente de desempenho.

Estes métodos de ensaio provêm resultados com incerteza de medição suficiente para avaliar se um compressor de refrigeração pode operar satisfatoriamente sob quaisquer condições básicas de ensaio requeridas para uma determinada instalação de refrigeração. Os métodos de ensaio estipulados nesta norma podem ser utilizados como um guia para o ensaio de outros tipos de compressores de refrigeração.

Os ensaios de instalações completas de refrigeração são tratados na ISO/R 916-1. Os requerimentos de segurança são de acordo com as ISO 5149-1 e ISO 5149-2. Para avaliação de incerteza utilizar os requisitos da ISO 5168. O Anexo A, especifica os instrumentos de medição, sua calibração e incerteza de medição.

A determinação da capacidade de refrigeração do compressor é obtida pelo produto da vazão mássica de fluido frigorífico (refrigerante) com a variação de entalpia específica: para cada método de ensaio utilizado, o cálculo da vazão mássica do fluido frigorífico (refrigerante), é obtido por meio de um equipamento de medição inserido no circuito de ensaio, entre a saída e entrada do compressor, descrito nas Seções de 8 a 15; a determinação da entalpia específica do fluido frigorífico (refrigerante) no estado de líquido saturado na pressão de descarga do compressor e da entalpia específica na pressão e a temperatura de sucção do compressor são obtidas de uma base de dados de propriedades termodinâmicas do fluido frigorífico (refrigerante) utilizado. A eficiência volumétrica é determinada utilizando-se a Equação 2.

Durante o ensaio, o compressor deve estar equipado com todos os equipamentos auxiliares e acessórios necessários para um funcionamento satisfatório em uso normal. Em geral, dois métodos de ensaio devem ser utilizados para a medição de vazão mássica, o ensaio X e o ensaio Y, os quais devem ser conduzidos simultaneamente. Quando os equipamentos de medição são constantemente utilizados e submetidos à calibração periódica, conforme as recomendações da NBR ISO 9001, o segundo método de medição não se faz necessário.

O ensaio Y deve, sempre que possível, ser de um tipo diferente do ensaio X, para assim obter resultados independentes daqueles obtidos no ensaio X. Os valores da estimativa do erro para a capacidade de refrigeração devem ser calculados para o ensaio X (sΦ0X) e para o ensaio Y selecionado (sΦ0Y), ver Anexo C. Especificações para o ensaio X e ensaio Y e suas possíveis combinações são dadas na Seção 7.

No caso da realização de medição com dois equipamentos, os resultados do ensaio X e do ensaio Y para a capacidade de refrigeração devem ser aceitos, desde que a correlação entre seus resultados seja de ± 4 %, ver Anexo C. No caso da realização de medição com dois equipamentos, x e y, para os resultados válidos de acordo com 4.2.4, a capacidade de refrigeração e a eficiência volumétrica são dadas pela média entre os resultados do ensaio X e do ensaio Y.

Todos os instrumentos e aparelhos auxiliares de medição devem estar corretamente localizados em relação à entrada e saída do compressor, e devem ser calibrados em relação ao instrumento-padrão com certificado de aferição e ajustados, se necessário, para dar leituras dentro dos limites de incerteza de medição descritos no Anexo A. A pressão e a temperatura na entrada da sucção do compressor deve ser medida no mesmo ponto, o qual deve ser localizado em um trecho reto da tubulação, a uma distância de (ou o mais próximo possível de) oito vezes o diâmetro da tubulação, a montante do ponto de entrada ou da válvula de bloqueio, se existir. O diâmetro da tubulação deve ser consistente com o do flange do compressor com um comprimento reto de pelo menos dezesseis vezes o diâmetro da tubulação.

A pressão e a temperatura na saída da descarga do compressor devem ser medidas no mesmo ponto, o qual deve ser localizado em um trecho reto da tubulação, a uma distância não menor que oito vezes o diâmetro da tubulação após o ponto de saída ou da válvula de bloqueio, se existir. O diâmetro da tubulação deve ser consistente com o do flange do compressor com um comprimento reto de pelo menos dezesseis vezes o diâmetro da tubulação.

O sistema deve estar com a carga correta de fluido frigorífico (refrigerante) e óleo lubrificante (quando for o caso). Eficientes separadores de óleo devem ser colocados na linha de descarga do compressor e providências devem ser tomadas para que o óleo separado retorne diretamente ao sistema de lubrificação do compressor. Se o compressor for projetado para trabalhar com um circuito normal de retorno de óleo, o óleo do separador deve retornar à linha de sucção entre os equipamentos de medição e a conexão de sucção do compressor.

Não pode ser adicionado fluido frigorífico (refrigerante) durante o ensaio, e não pode ser adicionado óleo lubrificante no cárter fechado do compressor, o qual está em comunicação com o circuito de refrigeração. Durante todo o ensaio, o circuito deve conter somente o fluido frigorífico (refrigerante) e o óleo de lubrificação em condições tais de pureza que garantam uma operação normal no funcionamento contínuo do compressor e que a precisão das medições do ensaio dentro das tolerâncias estabelecidas não seja afetada.

A completa separação do fluido frigorífico (refrigerante) e do óleo de lubrificação é difícil de ser atingida. No entanto, o erro devido a estes fatores na entrada do compressor pode ser reduzido tomando algumas providências para torná-los desprezíveis, como: garantir que o vapor do fluido frigorífico (refrigerante) esteja suficientemente superaquecido na entrada do compressor (para este propósito, um superaquecedor na sucção pode ser necessário, e qualquer calor de uma fonte externa suprido a este deve ser devidamente registrado); providenciar um eficiente separador de óleo na linha de descarga do compressor.

Em geral, a correção para os efeitos do óleo lubrificante não é necessária se o conteúdo de óleo na mistura óleo-fluido frigorífico (refrigerante) for tal que não cause um erro superior a 1,5 % da capacidade de refrigeração. O sistema deve ser testado para verificar que esteja livre de vazamentos de fluido frigorífico (refrigerante) e óleo lubrificante. A ausência de gases não condensáveis deve ser confirmada por meios apropriados.

O sistema deve ser protegido contra correntes de ar anormais, conforme orientação do fabricante. Os ensaios especificados referem-se exclusivamente ao compressor trabalhando continuamente sob condições tais que, por um período determinado de tempo, as flutuações de todos os fatores que afetem os resultados do ensaio permaneçam entre os limites descritos e não mostrem nenhuma tendência para sair desses limites. Estas condições são denominadas de regime permanente.

Após a partida do compressor, ajustes devem ser feitos durante um funcionamento preliminar até que as medições exigidas para o ensaio estejam dentro dos limites permitidos de variação. Uma vez alcançadas as condições de regime permanente, as leituras durante o período do ensaio devem ser tomadas em intervalos de tempo iguais, não ultrapassando 1 minuto para um período de pelo menos 15 min, conforme EM 13771-1. Se forem utilizados instrumentos de registro, sua incerteza de medição deve ser semelhante àquela especificada no Anexo A.

O valor da grandeza para o ensaio é a média aritmética das sucessivas leituras para cada grandeza. As condições básicas, sob as quais o ensaio é realizado, devem ser especificadas para o ensaio do compressor são as seguintes: pressão absoluta nos pontos de medição de sucção e descarga do compressor; temperatura no ponto de medição de sucção do compressor; velocidade de rotação do compressor.

Durante a realização do ensaio: as leituras de pressão não podem ter um desvio maior que ± 1 % das condições básicas de ensaio; as leituras de temperatura não podem ter uma variação maior que ± 3ºC das condições básicas de ensaio durante a realização do ensaio; a velocidade não pode variar mais que ± 1 % das condições básicas de ensaio; para compressores herméticos, a tensão deve estar dentro de ± 3 % e a frequência dentro de ± 1 % dos valores da placa de identificação do produto.



Categorias:Metrologia, Normalização

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