Medição não invasiva de volume de óleo em compressores de refrigeração

Abstract

Este trabalho introduz um novo método não invasivo de estimação do nível de óleo em compressores herméticos. A motivação por trás do desenvolvimento de um novo método surge da limitação que os atuais procedimentos de medição de nível de óleo, utilizados em laboratório, acarretam para a Nidec, empresa para a qual o trabalho foi desenvolvido. Para avaliação da possibilidade do emprego da capacitância para estimação de nível, um estudo simulacional foi realizado utilizando o software COMSOL Multiphysics. Após isso, mediante utilização de equipamentos adequados de medição, levantou-se a relação entre o nível de óleo presente no interior de uma série de compressores herméticos de diferentes modelos e a respectiva capacitância medida, que é transcrita em modelos matemáticos específicos para cada compressor. Para avaliação do efeito da temperatura na medição, foi projetado um sistema de controle térmico, possibilitando a realização dos ensaios, nos quais verificou-se que a influência da temperatura no valor medido de capacitância possui relação direta com o nível de óleo presente no interior do compressor. Ainda, um sistema eletrônico foi desenvolvido com o objetivo de automatizar a medição do nível de óleo. Os resultados iniciais mostram que o método proposto pode ser empregado para tal finalidade, com erro máximo de 2 mL quando utilizado o modelo que descreve a relação entre nível de óleo e capacitância específica do compressor, suplementando, num primeiro momento, os atuais métodos de estimação de nível de óleo em equipamentos herméticos utilizados em ambiente de laboratório. O documento possui apenas os dados autorizados pela Nidec para publicação.

This work introduces a new non-invasive method for estimating the oil level in hermetic compressors. The motivation behind the development of this new method arises from the limitations that the current oil level measurement procedures used in the laboratory impose on Nidec, the company for which this work was developed. To evaluate the feasibility of employing capacitance for level estimation, a simulation study was conducted using the software COMSOL Multiphysics. Subsequently, by using appropriate measurement equipment, the relationship between the oil level inside a series of different models of hermetic compressors and the corresponding measured capacitance was determined. This relationship is then transcribed into specific mathematical models for each compressor. To assess the effect of temperature on the measurement, a thermal control system was designed, enabling the execution of tests that revealed a direct correlation between the temperature influence on the measured capacitance value and the oil level inside the compressor. Additionally, an electronic system was developed with the aim of enabling the automatic oil level measurement. The initial results show that the proposed method can be employed for this purpose, with a maximum error of 2 mL when using the model that describes the specific relationship between oil level and capacitance for the compressor. This method initially complements the current oil level estimation methods used in laboratory environments for hermetic equipment. The document contains only the data authorized by Nidec for publication.