Análise de vibrações em tubulações de ar condicionado residencial utilizando análise modal e elementos finitos

Abstract

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de analisar problemas relacionados a vibrações presentes em tubulações de sistemas de ar condicionado, mais precisamente na unidade externa (ODU), com utilização de análise numérica computacional pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) e validações em ensaios de resposta em frequência e análise modal, com foco em reduzir a influência da excitação gerada pelo compressor nos tubos e demais componentes do sistema. Para esta análise de caso, foram realizados ensaios de resposta em frequência em amostras físicas dos produtos e verificados os modos de vibração apresentados para posteriormente ser realizada a calibração das simulações em modelo de elementos finitos. Com os parâmetros de modelagem já desenvolvidos foram realizadas simulações de novos layouts produzidos visando otimizar os modos de vibração e reduzir os efeitos de ressonância dentro da faixa de frequência abrangida durante o funcionamento do compressor rotativo de velocidade variável utilizado nos sistemas Inverter. A partir da correlação entre os resultados obtidos com a simulação numérica por Elementos Finitos e os ensaios de resposta em frequência em regime operacional, foram realizadas as considerações a respeito da acuracidade e plano de melhoria para implementação da modelagem numérica como ferramenta de projeto

This work was developed with the aim of analyzing problems related to vibrations present in air conditioning system pipes, more precisely in the external unit (ODU), using computational numerical analysis using the Finite Element Method (FEM) and validations in frequency response tests and modal analysis, with a focus on reducing the influence of emissions generated by the compressor on tubes and other system components. For this case analysis, frequency response tests were carried out on physical samples of the products and the vibration modes presented were verified and the simulations were subsequently carried out using a finite element model. With the modeling parameters already developed, simulations of new layouts produced were carried out to optimize vibration modes and reduce resonance effects within the frequency range covered during the operation of the variable speed rotary compressor used in Inverter systems. Based on the correlation between the results obtained with the numerical simulation using Finite Elements and the frequency response tests under operational conditions, considerations were made regarding the accuracy and improvement plan for implementing numerical modeling as a design tool