CONTROLE E MONITORAMENTO DE PRESSÃO DE UM SISTEMA USANDO UM COMPRESSOR HERMÉTICO COM O GÁS R134A

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1 CONTROLE E MONITORAMENTO DE PRESSÃO DE UM SISTEMA USANDO UM COMPRESSOR HERMÉTICO COM O GÁS R134A

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Objetivo: Construir um sistema composto de um compressor hermético, transdutores de pressão, válvulas controladas por motores cc, placa drive e uma placa para aquisição de dados (DAQ), a fim de controlar as pressões de sucção e descarga através de setpoints preestabelecidos. Fornecer estes setpoints através de um computador usando uma programação feita em Labview que controla a pressão do sistema ao comunicar-se com a DAQ e o drive.

3 Características gerais:
CONTROLE E MONITORAMENTO DE PRESSÃO DE UM SISTEMA USANDO UM COMPRESSOR HERMÉTICO COM O GÁS R134A Características gerais: Sistema de refrigeração substituto para simular refrigerador comum. Levantamento de dados como condições físicas para o compressor, potência elétrica e temperatura do gás refrigerante que entra e sai do compressor. Teste utiliza somente o controlador do compressor ou inversor.

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Sistema de refrigeração por compressão e expansão do gás são eficientes. Fluxo de um sistema por compressão e expansão de um refrigerador de uma forma genérica:

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Visualizando o mesmo sistema diretamente em um refrigerador:

6 Cilindro comprime o gás pelo fechamento e abertura das válvulas
CONTROLE E MONITORAMENTO DE PRESSÃO DE UM SISTEMA USANDO UM COMPRESSOR HERMÉTICO COM O GÁS R134A Por dentro do compressor: Funcionamento semelhante ao motor de automóvel mas outra finalidade. Cilindro comprime o gás pelo fechamento e abertura das válvulas

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Para simular carga em um compressor testando o seu torque, varia-se as pressões de sucção (ou admissão) e descarga. Dados como torque e temperatura servem para dimensionar a bobina do estator do motor. Obter esses dados usando o sistema com dispositivo de expansão.

8 Componentes do sistema construído e suas características:
CONTROLE E MONITORAMENTO DE PRESSÃO DE UM SISTEMA USANDO UM COMPRESSOR HERMÉTICO COM O GÁS R134A Componentes do sistema construído e suas características: Compressor hermético conectado a uma tubulação pelo seu ponto de descarga; passando por transdutores de pressão (sensores); manômetros analógicos; válvulas acopladas a motores elétricos; um acumulador e terminando no ponto de sucção do compressor.

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Compressor hermético (fechado) utilizado em refrigeradores e freezers. Pode trabalhar com diversos gases de refrigeração. Dentre os quais o R134-A que foi usado nesse sistema. Gás R134-A possui boas características físicas e termodinâmicas além de suas características ecológicas. O compressor tem a função de bombear o gás na tubulação do sistema.

10 Na válvula de sucção consegue-se valores baixos novamente.
CONTROLE E MONITORAMENTO DE PRESSÃO DE UM SISTEMA USANDO UM COMPRESSOR HERMÉTICO COM O GÁS R134A Observa-se no esquema abaixo, o ponto de sucção no compressor: temperatura e pressão baixas. No compressor o gás é comprimido e descarregado à moderadas temperatura e pressão altas. Na válvula de descarga é possível controlar a pressão para obter líquido. Na válvula de sucção consegue-se valores baixos novamente. Teoricamente líquido P = 6BAR e T = 25ºC

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Observando as informações apresentadas até aqui no protótipo:

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Motorredutor de controle das válvulas: Tensão: 12Vcc Rotação: 80rpm Confeccionado acoplamento deslizante na união válvula/motorredutor.

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Placa drive: Fornecer a tensão de 10Vcc para alimentação dos sensores de pressão e controle dos dois motores das válvulas. Os esquemáticos da placa serão apresentados nas figuras seguintes:

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Com a placa tendo a aparência final:

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Sensor (transdutor) de pressão do tipo P3MB: Usado para ler as pressões dos pontos de sucção e descarga. Possui característica linear: 1BAR = 1mV

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Placa de aquisição de dados DAQ NI6009 da National Instruments: Função de medir as tensões dos sensores, acionar os motores e se comunicar com o Labview. Pinos de entradas e saídas analógicas e digitais.

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Protótipo:

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Protótipo:

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Protótipo:

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Protótipo:

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O programa Labview e a DAQ: Interpreta o sinal lido pelo sensor através da DAQ. Aciona os motores de acordo com os setpoints. Nas entradas analógicas da DAQ temos os dados dos sensores: Sensor de pressão de sucção: Canais AI0 e AI4 Sensor de pressão de descarga: Canais AI1 e AI5 Usado modo diferencial para aumentar resolução do canal: velocidade de aquisição: 20kHz; quantidade de 2 amostras a cada chamada; faixa de tensão também foi alterada para aumentar a resolução, de -1V a 1V.

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Na saídas digitais da DAQ enviaremos os sinais aos motores: Motor 1 (sucção): Portas P0.0 e P0.1 Motor 2 (descarga): Portas P0.2 e P0.3 Interface front panel do Labview: Botão de habilita controle dos motores; Indicador da pressão lida; Gráfico da pressão lida; Setpoint de pressão.

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Interface do Labview

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Programação no Labview: O programa todo está interno a uma estrutura de while loop. Há uma estrutura de for loop que após 100 iterações faz uma média e atualiza a pressão (menores variações). Controle dos motores → Pressão lida = Pressão de setpoint: Se não: a diferença é o erro que rotaciona o motor em um sentido ou outro buscando anular o erro.

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