Desenvolvimento e validação experimental de um padrão de intercomparação para verificação de bancadas de ensaio de eficiência energética de compressores de refrigeração na indústria

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014.A eficiência energética de compressores de refrigeração é uma das variáveis mais importantes medidas durante as fases de desenvolvimento de novos produtos e de acompanhamento da qualidade dos compressores produzidos. Essa medição é realizada segundo requisitos de normas internacionais e a análise baseia-se em duas variáveis: capacidade de refrigeração e consumo de energia elétrica. Os ensaios para determinar essas grandezas são realizados em bancadas que custam centenas de milhares de reais e que apresentam grande ocupação na indústria. De modo a garantir a confiabilidade das medições, são necessários padrões metrológicos para verificação de todas as grandezas medidas durante o ensaio. Para consumo de energia há disponíveis no mercado inúmeros padrões e equipamentos para esse propósito. Entretanto, não há um padrão para capacidade de refrigeração que permita criar rastreabilidade no processo de medição. A melhor solução encontrada até o momento na indústria é utilizar um compressor como referência para análise comparativa entre os painéis. Na literatura foi encontrada uma proposta alternativa, porém não completamente adequada para aplicação no cenário industrial. O objetivo do trabalho é desenvolver, com base na solução anterior e na apresentada na literatura, e aplicar na indústria um novo método de intercomparação de capacidade de refrigeração e das demais grandezas medidas durante o ensaio que mais influenciam no resultado de capacidade de refrigeração. Esse novo sistema busca eliminar importantes limitações do método tradicional, como perda da referência com a quebra do compressor padrão e alteração do valor medido com o desgaste do compressor padrão. Além disso, visa contornar algumas dificuldades da proposta da literatura, como dificuldade de integração com uma grande gama de bancadas de ensaio com diferentes topologias. Ao longo do trabalho são mostrados resultados experimentais da nova proposta aplicada na indústria que ilustram os ganhos obtidos com o novo método.Abstract : Energy efficiency ratio (EER) of refrigeration compressors is one of the most important variables measured in the development phase of new products and also in the production phase, in order to guarantee the quality. EER calculation, performed according to ISO917, is done by the measurement of cooling capacity and electrical power consumption. In order to assure metrological reliability, all the measuring devices used for EER calculation must be calibrated against standards. For power consumption there are several standards available on the market, but there is not a standard for cooling capacity in order to guarantee the measurement process traceability. The best practice to minimize the inexistence of a standard is to use a reference compressor to compare the measurements between different test rigs. A proposal to an intercomparison method can be found in the literature, but it is not completely suitable for industrial application. This study aims to develop, based on the current solution and the solution proposed in the literature, and apply in industry a novel method for cooling capacity intercomparison between test rigs, with evaluation of cooling capacity and other variables measured during the test that impact on cooling capacity measurement. The new standard eliminates issues from the traditional method, as lose of reference due to damage of the compressor or measurement results variation due to wear of mechanical components of the compressor. Additionally, the new proposal eliminates the difficult to apply the standard on test rigs with different topologies. Experimental results from the proposed standard applied to industrial test rigs are presented and they prove the benefits of the new method