Análise Transiente dos Componentes de uma Bomba de Membrana Pressurizada por uma Bomba Scroll em um Ciclo de Refrigeração por Absorção
Tiago Fonseca Costa1; Carlos Antônio Cabral dos Santos1
1 Universidade Federal da Paraíba
doi:10.20906/CPS/CON-2016-1096
Resumo
O presente trabalho apresenta um estudo transiente analisando o comportamento dos componentes de uma bomba de membrana, pressurizada por uma bomba scroll, atuando em um ciclo de refrigeração por absorção de água - brometo de lítio. Este sistema consiste em uma bomba de membrana (com a membrana feita de politetrafluoretileno - PTFE), com acionamento feito por uma bomba scroll, em que o direcionamento do fluxo no sistema é controlado por duas válvulas de retenção do tipo mola e disco na entrada e na saída. O melhor entendimento da dinâmica do sistema permitirá a possibilidade de otimização de parâmetros geométricos e estruturais do sistema, como a espessura da membrana e seu diâmetro. Quando se trata da dinâmica de uma membrana circular engastada, vários estudos já foram feitos para consolidar a análise estrutural envolvida no fenômeno. Uma área que utiliza estes conhecimentos é a de MEMS (sistemas microeletromecânicos), na criação e validação de microbombas de diafragma, no entanto nenhum estudo foi desenvolvido para estudar o funcionamento de bombas de membrana em ciclos de refrigeração, mesmo havendo a possibilidade de otimização do design deste sistema. Normalmente, no estudo de placas circulares engastadas, se utilizam equações lineares para descrever sua deflexão máxima em função de uma pressão uniforme atuando em sua superfície. No entanto, no caso de uma membrana, que, por definição, tem diâmetro maior que 50 vezes sua espessura e pouca rigidez, é possível obter facilmente grandes deformações quando comparadas à espessura da membrana (razões entre deformação máxima e espessura acima de 1). Então entram em ação as forças elásticas devido ao estiramento do plano do meio, sendo necessário utilizar a teoria de grandes deflexões, trazendo a não-linearidade ao modelo. Na membrana de uma bomba de membrana, a deformação é causada pela diferença de pressão entre a câmara por onde escoa o fluido refrigerante (neste caso, água - brometo de lítio) e a câmara pressurizada (neste caso, uma bomba scroll). Também, para que
Palavras-chave: Análise transiente; Dinâmica Não-linear; Bomba de Membrana; Bomba Scroll; Refrigeração por Absorção