Avaliação de medidores de baixas vazões mássicas para uso em ensaios de desempenho energético de compressores

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014Fabricantes de compressores para refrigeração realizam em larga escala ensaios de seus produtos com o intuito de prover dados para o desenvolvimento e controle de qualidade dos mesmos. O procedimento experimental de avaliação de desempenho energético visa determinar: capacidade de refrigeração, potência elétrica ativa consumida, eficiência isentrópica e coeficiente de desempenho do compressor. Tais características devem ser obtidas em condições de ensaio padronizadas e em bancadas que mantenham as diferentes grandezas dentro de limites de variação aceitáveis. A grandeza de maior interesse nesses ensaios é a vazão mássica. Novos compressores com capacidade de refrigeração variável estão sendo lançados no mercado e, a medição de vazões mássicas menores que 1 kg/h com as tradicionais bancadas de ensaios apresentam incertezas de medição incompatíveis com os atuais requisitos. Essa característica faz com que as bancadas de avaliação de desempenho tenham que ser revistas quanto à medição e controle de grandezas de interesse. O trabalho apresenta o desenvolvimento de uma bancada de ensaio para atender tal tendência. O estudo busca ainda a comparação de estratégias para a medição da vazão mássica por meio de transmissores do tipo Coriolis e do tipo turbina em um circuito que não provoque a mudança de fase do fluido refrigerante. A comparação evidenciou as características particulares de cada estratégia, salientando limitações e pontos fortes.Abstract: Refrigeration compressors manufacturers perform many tests on their products in order to provide data for quality control and research and development activities. The experimental procedures of energetic performance evaluation aim the measurement of four quantities: refrigeration capacity, active power consumption, isentropic efficiency and the coefficient of performance of the compressor. These characteristics are obtained by means of standardized conditions in test rigs that are automated for keeping a set of quantities in acceptable limits of variation. The most important quantity to be measured in these tests is the mass flow rate. New variable capacity compressors are being released in the market and the measurement of mass flow rates of less than 1 kg/h have been a potential demand. For these conditions the traditional test rigs have shown measurement uncertainties that are inconsistent with respect to actual requirements. This characteristic makes mandatory the revision of performance test rigs on what concerns the measurement and control of the different quantities. This dissertation presents the development of a new test rig that takes these characteristics into account. It also aims to compare two strategies for the measurement of the mass flow rate: Coriolis-based and turbine transmitters. The comparison was run in a circuit that does not cause phase changes on the refrigerant fluid and showed particular characteristics of each strategy, emphasizing the weaknesses and strengths points