Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:48:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339488.pdf: 5782017 bytes, checksum: 5e79c00c16df6f2cc53af0b567213f0d (MD5) Previous issue date: 2015 / Relatórios da Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço (National Aeronautics and Space Administration - NASA) e da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (National Oceanic and Atmospheric Administration - NOAA) indicam um aumento constante da temperatura média da superfície da Terra, reforçando o consenso de que a principal causa do aquecimento global é antropogênica. Por essa razão, vários fabricantes de sistemas de refrigeração têm buscado soluções de projeto que protejam o meio ambiente sem aumento de custo. Como alternativa pode-se citar os fluidos refrigerantes naturais, dentre os quais se destaca o CO2 por não ser tóxico e inflamável e possuir um baixo potencial de aquecimento global (Global Warming Potential - GWP). No entanto, tal refrigerante exige modificações no ciclo de refrigeração, como forma de evitar perdas de performance. O foco deste trabalho reside no estudo sobre a utilização de compressores de duplo estágio e de capacidade variável em sistemas de CO2 para o setor de refrigeração comercial leve. Para tanto, adaptou-se um aparato experimental já existente, instalando um compressor rotativo de duplo estágio e de velocidade variável com resfriamento entre estágios. Nos testes com trocador de calor interno (internal heat exchanger - iHX), observou-se que existe um superaquecimento mínimo, dependente da efetividade do trocador de calor interno, abaixo do qual a operação do sistema torna-se instável. Ao controlar o superaquecimento através de uma válvula de expansão, observou-se que o trocador de calor interno eleva o coeficiente de performance (COP) em 12,9%, 16,0% e 17,2%, respectivamente, nas frequências de 45, 60 e 75 Hz, em relação ao ciclo sem trocador de calor interno. Uma outra solução explorada para evitar os problemas de instabilidade foi manter um dispositivo de expansão fixo, dimensionado para a frequência de 45 Hz. Observou-se, no entanto, que essa solução reduz o COP em até 15,5% em frequências mais elevadas quando comparado à arquitetura sem trocador de calor interno. Explorou-se também um ciclo com trocador de calor interno, controle de pressão de descarga e separador de líquido com injeção de vapor saturado entre os estágios de compressão. Essa arquitetura de ciclo proporcionou um aumento do COP, quando comparado ao ciclo de referência de 15,5%, 18,4%, e 18,1% nas frequências de 45, 60 e 75 Hz, respectivamente. Deve-se ressaltar, no entanto, que essa solução aumenta consideravelmente os custos e a complexidade do sistema.<br> / Abstract: Reports from the National Aeronautics and Space Administration (NASA) and the National Oceanic Atmospheric Administration (NOAA) indicated a constant increase in the Earth's average surface temperature, thus corroborating the consensus that the main cause for the global warming is anthropogenic. For this reason, several refrigeration system manufacturers have been searching for project-oriented solutions that protect the environment without increasing costs. Possible alternatives include natural refrigerants, from which CO2 stands out for being non-toxic, non-flammable and presenting a low global warming potential (GWP). However, carbon dioxide requires modifications to the refrigeration cycle in order to avoid performance losses. The present work focuses on investigating the use of two-stage variable capacity compressors in CO2-based refrigerating systems for the light commercial refrigeration sector. To this extent a previously built experimental apparatus was adapted and a rotary two-stage variable speed compressor with intercooler was installed. Tests with an internal heat exchanger (iHX) showed the existence of a minimal superheating, dependent of the internal heat exchanger?s effectiveness, bellow which the system?s operation becomes unstable. When controlling the superheating through the use of an expansion valve it was observed that the internal heat exchanger increases the coefficient of performance (COP) by 12.9%, 16.0%, and 17.2%, respectively, in the frequencies of 45, 60 and 75 Hz, in relation to the cycle without internal heat exchanger. A solution investigated to prevent instability problems was the use of a fixed restriction expansion device, selected for the lower frequency of 45 Hz. It was observed, however, that this solution reduces the COP by up to 15.5% with higher frequencies when compared to an architecture without iHX. A cycle with internal heat exchanger, discharge pressure control and liquid separator with the injection of saturated vapor between compression stages was also studied. This cycle architecture provided gains in COP, when compared to the default cycle, of 15.5%, 18.4% and 18.1% in the frequencies of 45, 60 and 75 Hz, respectively. It's important to note, however, that this solution increases considerably the system's cost and complexity.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:48:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337535.pdf: 2290815 bytes, checksum: 5f0711a4527804e5557470b9126f8220 (MD5) Previous issue date: 2015 / Dois mecanismos importantes para controle da qualidade de produção de compressores herméticos para refrigeração são os ensaios de desempenho e de mínima tensão de partida. Por demandarem muito tempo, ambos são restritos a laboratórios, não sendo viável aplicação direta em linhas de produção. Ensaios de desempenho requerem mais de 4 horas para serem realizados e de partida necessitam de tempos médios de 50 minutos. Devido ao tempo e custos envolvidos, a avaliação de todo um lote produzido é tipicamente realizada por meio dos ensaios de uma pequena amostra, em condições laboratoriais. O controle da qualidade de cada peça é restrito aos testes compatíveis com o tempo de ciclo da linha de produção. A empresa líder mundial na produção de compressores avalia a capacidade de cada unidade produzida em elevar a pressão de ar interna de um volume de valor conhecido, em testes que demandam menos de 7 s. Em estudo de caso,constatou-se a hipótese que desses testes de linha resultam parâmetros correlacionados aos obtidos nos ensaios de desempenho e de partida. Os níveis de correlação permitiram a realização de inferência dos parâmetros de laboratório a partir dos dados de linha de produção, o que se conseguiu com uso de ferramentas baseadas em redes neurais artificiais. Parcela significativa dos resultados das inferências distou menos de 1% dos valores fornecidos pelos ensaios de laboratório. A garantia da confiabilidade é um dos entraves mais expressivos para o emprego de redes neurais em atividades metrológicas. A avaliação de incerteza calcada nos preceitos metrológicos vigentes deve levar em conta as contribuições das incertezas de medição das variáveis de entrada e das incertezas do processo de treinamento. Com esse intuito, aperfeiçoou-se técnica disponibilizada em publicações recentes, que combina a reamostragem bootstrap, tipicamente utilizada para fornecer intervalos de confiança em redes neurais, com o método de Monte Carlo, frequentemente empregado na avaliação da incerteza de medição. A integração desses métodos representa evolução no estado da arte, por consubstanciar-se em abordagem adequada à avaliação da incerteza da saída de ferramentas baseada em redes neurais, conferindo confiabilidade às inferências obtidas em estudo de caso. Os níveis de incerteza estimados resultaram compatíveis com a incerteza de medição das grandezas envolvidas, em todas as frentes investigadas. As ferramentas propostas se mostraram adequáveis à rotina da linha de produção. O tempo médio para obtenção de cada resultado ficou próximo a 7 s, possibilitando que parâmetros típicos de ensaios de desempenho e de mínima tensão de partida possam ser obtidos para 100% dos compressores produzidos. <br> / Abstract : Two important ways to control the production quality of hermetic refrigeration compressors are the performance test and the minimum starting voltage test. Both tests demand too much time, and, the refore, they are restricted to laboratories and not feasible to be applied directly on production lines. Performance tests require longer than four hours to becarried out and starting voltage tests require an average of fifty minutes. Due to the time and cost involved in the evaluation of a whole production batch, typically, a small sample of the production batch is tested underlaboratory conditions. The quality control of each piece is restricted to tests which durations are suitable to the production line time cycle. The hermeticcompressor world leader company evaluates the capacity of each unit toincrease the air pressure in a fixed volume vessel, these tests demand lessthan seven seconds. Study cases generated the hypothesis that productionline tests have parameters that are correlated with those obtained in laboratory performance and minimum starting voltage tests. The correlation levels allowed the inference of laboratory parameters using data from the production line, what has been achieved with tools based on artificial neural networks. A significant portion of the inferences presented errors of lessthan 1% when compared with laboratory tests. The reliability assurance isone of the most significant barriers when artificial neural networks are usedin metrological activities. The uncertainty evaluation based on the current metrological precepts should consider the contributions of the measure mentuncertainties related to input variables and to the training process. Therefore, a technique presented in recent publications was improved; suchtechnique combined the bootstrap resampling approach, typically used toprovide confidence intervals on neural networks, with the Monte Carlo method, often used in the evaluation of measurement uncertainty. The proposed improvement represents the state of the art since it consolidated the uncertainty evaluation of artificial neural network results obtained on the study cases, ensuring reliability to the inferences. The estimated uncertainty levels shown compatible results compared with the measurement uncertainty related to all investigated quantities. The proposed tools proved to be suitable for the production line. The average time toobtain each result was about seven seconds, allowing the performance test parameters and minimum starting voltage to be obtained for all the produced compressors.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-04T04:09:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344640.pdf: 12369350 bytes, checksum: 916a95c6b0e45d673df3363c49abbf21 (MD5) Previous issue date: 2016 / Válvulas do tipo palheta são usadas em compressores de refrigeração para controlar a vazão de gás nos processos de sucção e descarga. A dinâmica dessas válvulas afeta a eficiência e a confiabilidade do compressor. O presente trabalho avaliou diferentes modelos para a previsão da dinâmica dessas válvulas, com especial interesse na previsão do impacto da válvula contra o assento e do refluxo de gás no seu fechamento. Inicialmente, um modelo de elementos finitos com elementos trapezoidais foi desenvolvido. Os resultados desse modelo se mostraram mais precisos do que os do modelo original, representado por um sistema massa-mola amortecido, sem aumento significativo do custo computacional. O novo modelo permite a previsão da tensão máxima de flexão da palheta durante o seu movimento de abertura e a velocidade de seu impacto contra o assento, dois parâmetros essenciais para avaliar a confiabilidade do compressor. Investigou-se também o fenômeno do amortecimento da dinâmica de válvulas de compressores, estimando-se coeficientes de amortecimento muito menores do que os comumente utilizados em simulações. Uma expressão foi desenvolvida para determinar o coeficiente de amortecimento decorrente das forças resistivas do fluido em contato com a palheta, as quais são bem mais influentes do que o amortecimento interno do material e o escorregamento no engaste da válvula. Apesar de ter um efeito pequeno sobre a eficiência do compressor e a tensão de flexão, os valores de amortecimento avaliados neste trabalho alteram em até 18% a velocidade de impacto da válvula. Mostrou-se também que a inclusão de efeitos de inércia do escoamento, na forma de um termo transiente no cálculo da área efetiva de escoamento de válvulas, pode alterar em até 100% a estimativa de refluxo de massa de fluido na válvula e em até 25% a velocidade de impacto prevista para a válvula. Finalmente, verificou-se que a área efetiva de força deve ser avaliada de forma distinta para as condições de fluxo normal e refluxo na válvula.<br> / Abstract : Reed-type valves are used in refrigeration compressors to control the suction and discharge processes. The dynamics of these valves affects the efficiency and reliability of the compressor. This study assessed different models to predict the dynamics of such valves, with special interest in predicting the impact of the valve against the seat and backflow during its closure. Initially, a finite element model was developed with trapezoidal elements. The results of this model were more accurate than the original model, represented by a mass-spring-damper system, with no significant increase in computational cost. The new model allowed the prediction of maximum reed bending stress during its opening motion and the its impact velocity against the seat, two essential parameters concerning the compressor reliability. The work also addressed the damping of valve dynamics, quantifying this parameter under controlled conditions for clamping geometry, clamping force, gasket thickness and fluid around the valve. An expression was developed to determine the damping coefficient resulting from the resistive forces of the fluid in contact with the valve, which were much more influential than the damping of the material and clamping. Despite having a small effect on the compressor efficiency and bending stress, the damping values estimated in this work increased by 18% the valve impact velocity. It was also shown that flow inertia can change by up to 100% the estimated backflow in the valve and up to 25 % the valve impact velocity, and should be taken into account in relations for the effective flow area of the valve. Finally, it was found that the effective area of force must be evaluated separately for conditions of normal flow and backflow in the valve.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T06:10:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T00:11:47Z : No. of bitstreams: 1 183728.pdf: 16939776 bytes, checksum: 5f21534d0e8e4e4243e2f74154d342bc (MD5)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-28Bitstream added on 2014-06-13T20:08:27Z : No. of bitstreams: 1 andreotti_t_me_ilha.pdf: 3765945 bytes, checksum: 8e4176120dd25317daf52ba0af82e232 (MD5) / Compressores alternativos herméticos são amplamente utilizados em sistemas de refrigeração por compressão de vapor de pequeno e médio porte. Uma das principais partes deste tipo de compressor é o sistema de válvulas automáticas utilizadas para controlar os processos de sucção e descarga. O estudo experimental ou analítico/numérico destes processos é bastante complexo, principalmente pela presença do problema de interação fluido-estrutura durante o funcionamento das válvulas e pela complexidade geométrica de todo sistema. Por isso, modelos simplificados como os difusores radiais têm sido usados para representar o sistema de válvulas. O presente trabalho consiste em uma investigação experimental do problema de interação fluido-estrutura em um difusor radial com relação de diâmetro de 1,2, no qual o disco frontal se movimenta sob a ação das forças do escoamento e da força de restituição de uma mola. Uma bancada experimental foi reformada e inicialmente validada com resultados de distribuição de pressão sobre um disco frontal fixo. Após a validação da bancada, o escoamento neste difusor radial com disco frontal fixo foi estudado para afastamentos adimensionais entre discos variando de 0,01 a 0,09, para uma faixa de número de Reynolds de 2.000 a 20.000. Além da análise da distribuição de pressão sobre o disco frontal, a área efetiva de força e o coeficiente de descarga também foram estudados. Finalmente, o problema de interação fluido-estrutura foi estudado considerando a posição de equilíbrio atingida pelo disco frontal e força sobre o disco frontal em função do número de Reynolds do escoamento. Usando-se estes mesmos dados, determinou-se o comportamento da área efetiva de força e do coeficiente de descarga para toda faixa de operação dos testes. Estes dados podem ser usados para a validação... / Hermetic reciprocating compressors are widely used in small and medium size vapor compression refrigeration systems. One of the main parts of this type of compressor is the automatic valve system used for controlling the suction and discharge processes. The experimental or analytical/numerical study of these processes is very complex, mainly because the occurrence of the fluid-structure interaction problem during the operation of the valves and due to the geometric complexity of the whole system. Thus, simplified models as radial diffusers have been used to represent the valve system. This work consists in an experimental investigation of the fluid-structure interaction problem in a radial diffuser with diameter ratio equal to 1.2, in which the frontal disk moves due to the flow forces and the restitution force of a spring connected in the frontal disk. An experimental setup was refurbished and initially validated with results for pressure distributions on the surface of a fixed frontal disk. After validating the experimental setup, the flow through the radial diffuser with fixed frontal disk was studied for dimensionless gaps between disks varying from 0.01 to 0.09, for Reynolds numbers in the range of 2,000 to 20,000. In addition, the effective force area and the discharge coefficient were studied. Finally, the fluid-structure problem was studied considering the equilibrium position reached by the frontal disk and the force acting on the frontal disk as a function of the Reynolds number of the flow. Using the same data, the effective force area and the discharge coefficient behavior were determined for the whole operating range of the tests. These results can be used for validating computational codes... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: José Luiz Gasche / Banca: Cassio Roberto Macedo Maia / Banca: Odenir de Almeida / Resumo: Compressores alternativos herméticos são amplamente utilizados em sistemas de refrigeração por compressão de vapor de pequeno e médio porte. Uma das principais partes deste tipo de compressor é o sistema de válvulas automáticas utilizadas para controlar os processos de sucção e descarga. O estudo experimental ou analítico/numérico destes processos é bastante complexo, principalmente pela presença do problema de interação fluido-estrutura durante o funcionamento das válvulas e pela complexidade geométrica de todo sistema. Por isso, modelos simplificados como os difusores radiais têm sido usados para representar o sistema de válvulas. O presente trabalho consiste em uma investigação experimental do problema de interação fluido-estrutura em um difusor radial com relação de diâmetro de 1,2, no qual o disco frontal se movimenta sob a ação das forças do escoamento e da força de restituição de uma mola. Uma bancada experimental foi reformada e inicialmente validada com resultados de distribuição de pressão sobre um disco frontal fixo. Após a validação da bancada, o escoamento neste difusor radial com disco frontal fixo foi estudado para afastamentos adimensionais entre discos variando de 0,01 a 0,09, para uma faixa de número de Reynolds de 2.000 a 20.000. Além da análise da distribuição de pressão sobre o disco frontal, a área efetiva de força e o coeficiente de descarga também foram estudados. Finalmente, o problema de interação fluido-estrutura foi estudado considerando a posição de equilíbrio atingida pelo disco frontal e força sobre o disco frontal em função do número de Reynolds do escoamento. Usando-se estes mesmos dados, determinou-se o comportamento da área efetiva de força e do coeficiente de descarga para toda faixa de operação dos testes. Estes dados podem ser usados para a validação ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Hermetic reciprocating compressors are widely used in small and medium size vapor compression refrigeration systems. One of the main parts of this type of compressor is the automatic valve system used for controlling the suction and discharge processes. The experimental or analytical/numerical study of these processes is very complex, mainly because the occurrence of the fluid-structure interaction problem during the operation of the valves and due to the geometric complexity of the whole system. Thus, simplified models as radial diffusers have been used to represent the valve system. This work consists in an experimental investigation of the fluid-structure interaction problem in a radial diffuser with diameter ratio equal to 1.2, in which the frontal disk moves due to the flow forces and the restitution force of a spring connected in the frontal disk. An experimental setup was refurbished and initially validated with results for pressure distributions on the surface of a fixed frontal disk. After validating the experimental setup, the flow through the radial diffuser with fixed frontal disk was studied for dimensionless gaps between disks varying from 0.01 to 0.09, for Reynolds numbers in the range of 2,000 to 20,000. In addition, the effective force area and the discharge coefficient were studied. Finally, the fluid-structure problem was studied considering the equilibrium position reached by the frontal disk and the force acting on the frontal disk as a function of the Reynolds number of the flow. Using the same data, the effective force area and the discharge coefficient behavior were determined for the whole operating range of the tests. These results can be used for validating computational codes ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientadores: Pedro Teixeira Lacava, Cristiane Aparecida Martins / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:20:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_AndersondeAlmeida_M.pdf: 2437052 bytes, checksum: 4d9d2474bf3d815f70a9be4908239d1a (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A cada introdução de uma nova norma de emissões de poluentes para motores diesel, modificações se fazem necessárias e um dos sistemas do motor que sofre diretamente tais modificações é o sistema de gerenciamento de ar, que é composto por: turbo-compressor,resfriador EGR e válvula EGR. Assim, todo um ciclo de desenvolvimento do motor é realizado com diversos tipos de ensaios, desde a definição dos componentes até a validação do motor. Com o intuito de reduzir a quantidade de ensaios realizados e o tempo durante a fase de definição dos componentes, uma alternativa é a utilização da simulação computacional. Com a ajuda de softwares específicos, é possível reduzir a quantidade de ensaios para a avaliação dos componentes, deixando para avaliação em dinamômetro apenas os ensaios das configurações que apresentaram os melhores resultados na simulação. Neste trabalho foi utilizado o software GTPOWER, sendo primeiramente realizada a calibração e a validação do modelo para um motor já existente, devido a gama de informações disponíveis sobre esse motor. Na seqüência, foi adicionado ao modelo outros componentes, como o sistema EGR, com o intuito de avaliar o comportamento de diferentes modelos de turbo-compressores em relação às suas características aerodinâmicas e também avaliar diferentes resfriadores EGR em relação à sua capacidade de troca térmica (efetividade) / Abstract: Every introduction of a new pollutant emissions standard for diesel engines, modifications are necessary and one of the engine systems that directly suffer such changes is the air management system, which is composed of turbocharger, EGR cooler and EGR valve. Thus an engine development cycle is carried out with several types of tests, from components definition to engine validation. Aiming at reducing the number of tests performed and the time during the definition phase of the components, an alternative is the use of computer simulation. With the help of specific software, it is possible to reduce the amount of tests for the assessment of the components, leaving only for assessment in the dynamometer testing the configurations that produced the best results in the simulation. In this work used the GT-POWER software. The model was first calibrated and validated for an existing engine, because of the range of information available for the engine. In the sequence, other components, such as the EGR system, were added to the model in order to evaluate the performance of different turbocharger models for aerodynamic characteristics and also evaluate different EGR coolers for thermal exchange capacity (effectiveness) / Mestrado / Motores / Mestre em Engenharia Automobilistica

Este trabalho tem como objetivo propor e avaliar um novo método para controle antissurto de compressores dinâmicos. É sabido que compressores dinâmicos são sujeitos ao fenômeno de surto, o qual pode danificar gravemente os componentes do compressor e provocar distúrbios de produção. O surto pode surgir a partir da ocorrência de distúrbios (por exemplo, fechamento da válvula de descarga do compressor) os quais, sem ação antissurto, fariam com que o ponto de operação se deslocasse para uma região de baixas vazões delimitada por uma linha conhecida como linha de surto. Portanto, compressores dinâmicos sempre são equipados com mecanismos antissurto: tipicamente uma válvula de reciclo de ação rápida controlada por um controlador PI antissurto. Dado que o surto se desenvolve extremamente rápido, usualmente não se permite que o compressor opere muito próximo da linha de surto. Esse objetivo de controle (manter o compressor afastado da linha de surto) é conflitante com objetivos de eficiência energética, pois os pontos de maior eficiência estão localizados próximos a essa linha. Logo, é desejável operar o compressor utilizando a mínima margem de surto que ainda garanta que a ação antissurto seja efetiva. Este trabalho propõe um método para ativação da ação antissurto no compressor com o objetivo de atingir uma ação mais rápida que o controle PI tradicional. O método proposto se baseia no cálculo offline das aberturas necessárias para a válvula de reciclo para cada possível combinação das posições dos atuadores do sistema, considerando um conjunto discreto pré-definido de valores dentro da faixa de valores de cada atuador. Esse processo gera uma tabela auxiliar para uso online. Os valores da tabela auxiliar são utilizados para gerar valores de referência para um controlador por realimentação, o qual é responsável por garantir que a trajetória do sistema irá do estado inicial no momento da ativação do controle antissurto para o estado estacionário desejado. Diversos cenários de distúrbio são simulados para diferentes controladores por realimentação e comparados com o controle antissurto PI tradicional. Os resultados mostram que a estratégia proposta é um candidato para melhorias na prática atual de controle antissurto, mas um controle por realimentação adequado deve ser selecionado e avaliado também considerando o aspecto de robustez, o qual é brevemente considerado no escopo deste trabalho. / This work aims at proposing and evaluating a novel method for anti-surge control of dynamic compressors. Dynamic compressors are known to suffer from surge, which can severely damage compressor components and disturb production. Surge may arise by the occurrence of disturbances (e.g. compressor discharge valve closure) that would bring its operating point to a region at low flows delimited by the so called surge line. Therefore, dynamic compressors are always equipped with anti-surge mechanisms: typically a fast actuating recycle valve controlled by a PI anti-surge controller. Since surge develops extremely fast, the compressor is usually not allowed to operate too close from the surge line. This control objective (keep the compressor away from the surge line) is conflicting with energy efficiency requirements, since higher efficiency operating points are located close to the surge line. Therefore, it is desirable to operate the compressor using the smallest possible surge margin that still guarantees anti-surge action is effective. This work proposes a method for triggering the compressor anti-surge action, aiming at a faster action than traditional PI control. The proposed anti-surge control method relies on an offline computation of necessary recycle valve openings for each possible combination of the system actuators positions, considering a predefined discrete set of values from the actuators positioning ranges. This generates a look-up table for online use. The values from the look-up table are used to identify the necessary compressor flow set-point for a feedback controller, which is responsible for ensuring that the system trajectory goes from the state upon anti-surge activation to the desired steady state. Several disturbance scenarios are simulated for different feedback controllers and compared to the traditional PI anti-surge controller. Results show that the proposed strategy is a candidate for improvements in current anti-surge control practice but an adequate feedback control strategy must be chosen and evaluated also under the consideration of robustness, which is slightly considered in the scope of this work.

Orientador: Luiz Felipe Mendes de Moura / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T12:01:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nobrega_ClaudiaRosadoEspiritoSanto_M.pdf: 49731796 bytes, checksum: 231227e66649d1f3e29b15b3a64c3913 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O presente trabalho refere-se a uma investigação experimental do comportamento de um sistema de refrigeração utilizando um compressor de rotação variável. Diante da necessidade do uso racional de energia elétrica, estudos entorno da eficiência energética são desenvolvidos como alternativas de redução do desperdiço em equipamentos, como desenvolvimento de dispositivos que necessite de menos consumo de energia sem comprometimento de sua eficiência, e possibilitando a acessibilidade destas alternativas para comunidade em geral. O uso do compressor de rotação variável tem sido estudado como alternativa de redução no consumo de energia por ser responsável por 80% do consumo total de energia consumida pelo sistema de refrigeração, que está cada vez mais presente nas indústrias e residências. Foi implementada uma bancada de teste composta por um subsistema de refrigeração por compressão a vapor e um subsistema secundário de resfriamento. Este estudo visa investigar experimentalmente a potência consumida, potência de compressão, coeficiente de performance (COP) e eficiência do sistema de refrigeração variando-se a carga térmica solicitada utilizando um compressor de rotação variável e o compressor em rotação fixa máxima fornecida pelo fabricante. Os resultados encontrados experimentalmente com a utilização do compressor em rotação variável apresentaram valores satisfatórios para os parâmetros avaliados e um melhor desempenho do sistema se comparado aos valores obtidos com o compressor em rotação fixa variando-se a carga térmica solicitada / Abstract: The present work relates to an experimental investigation of the behavior of a refrigeration system using a variable speed compressor. Faced with the need for rational use of energy, environment studies of energy efficiency are developed as wasting reduction alternatives in equipment such as developing devices that need less power consumption without compromising its efficiency and allowing the accessibility of these alternatives community. The use of variable speed compressor has been studied as alternative reduction in energy consumption to be responsible for 80 % of total energy consumption consumed by the cooling system, which is increasingly present in industry and households. A test bench comprising a subsystem vapor compression refrigeration and secondary cooling subsystem has been implemented. This study aims to experimentally investigate the consumed power, compression power, coefficient of performance (COP) and the refrigeration system efficiency by varying the thermal load applied using a variable speed compressor and the compressor at maximum fixed speed provided by the manufacturer. The results experimentally using the variable speed compressor showed satisfactory values for the parameters evaluated and improved system performance compared to the values obtained with fixed speed compressor in varying the required heat load / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestra em Engenharia Mecânica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The purpose of this work is to evaluate the geometrical and dimensional quality of block cylinders used in hermetic compressors machined by conventional and flexible honing. The conventional honing was done by EMBRACO, while the flexible honing was conducted at Federal University of Uberlândia using a CNC mill and a flexible honing which consists of a metal rod and nylon bristles with abrasive lobes at the ends. The evaluation of geometrical and dimensional quality was done by the measurement of: i) the cylinder diameter using a three coordinates measuring machine and a micrometer, ii) the circularity and cylindricity deviations using a shape deviation measuring machine and iii) the roughness (Ra, Rq, Rt, Rsk, Rku, Rk, Rpk e Rvk) using a electromechanical rugosimeter and a interferometer. For each measurand, it was estimated the related measurement uncertainty using the GUM methodology except for the roughness, where the Monte Carlo method was applied. The results showed that the flexible burnishing provides a significant improvement of the values of roughness parameters and the circularity deviation, while diameter values remained nearly constant. The flexible burnishing reduces the peak heights and eliminates the isolated occurrence of those without modify the valley depths, so providing improvements in proprieties such as surface softening, lubricant retention, mechanical strength and capacity to withstand loads in contact operations, meeting the desired tolerances. / O objetivo deste trabalho é avaliar a qualidade dimensional e geométrica de cilindros de blocos de compressores herméticos usinados pelo brunimento convencional e flexível. O brunimento convencional foi realizado pela EMBRACO, enquanto o brunimento flexível foi realizado na Universidade Federal de Uberlândia utilizando uma fresadora CNC e um brunidor flexível que é composto por uma haste metálica e cerdas de nylon com lóbulos abrasivos nas pontas. A avaliação da qualidade dimensional e geométrica foi efetuada por meio da medição do diâmetro do cilindro utilizando uma máquina de medir a três coordenadas e um micrômetro, dos desvios de cilindricidade e de circularidade por meio de uma máquina de medir desvios de forma e da rugosidade (Ra, Rq, Rt, Rsk, Rku, Rk, Rpk e Rvk), utilizando um rugosímetro eletromecânico e um interferômetro. Para cada mensurando foi estimada sua respectiva incerteza de medição, aplicando a metodologia proposta no GUM, exceto para a rugosidade, que foi utilizado o Método de Monte Carlo. Os resultados indicaram que o processo de brunimento flexível proporciona uma melhoria significativa dos valores dos parâmetros de rugosidade e do desvio de circularidade, enquanto que os valores de diâmetro permaneceram praticamente constantes. O brunimento flexível reduz a altura dos picos e elimina a presença isolada destes sem alterar a profundidade dos vales, proporcionando melhorias nas propriedades de amaciamento da superfície, retenção de lubrificante, na resistência mecânica e na capacidade de suportar cargas em operações de contato, atendendo as tolerâncias desejadas. / Mestre em Engenharia Mecânica