Aplicação da técnica de ATVs visando redução do ruído irradiado por compressores herméticos preservando sua eficiência energética

Abstract

As características acústicas de compressores herméticos são parâmetros críticos para a adequação deste produto às exigências mercado, sendo fundamental prever, ainda na fase de projeto, o ruído irradiado por estes equipamentos e investigar formas de atenuá-lo. Nesse contexto, a modelagem numérica tornou-se cada vez mais utilizada. As abordagens clássicas envolvem um sistema matricial complexo e por isso exige grande esforço computacional. A técnica de Vetor de Transferência Acústica (ATV) estabelece uma relação linear entre a velocidade normal da superfície radiante e o nível de pressão sonora em um determinado ponto do meio externo e reorganiza o processo de solução, de modo que o tempo de cálculo seja significativamente minimizado. Este trabalho propõem uma metodologia numérica aplicando a técnica de ATVs, utilizando o software LMS Virtual.Lab®, para prever a pressão sonora emitida por compressores herméticos. Foi utilizado o método de elementos finitos, MEF, para modelar o domínio estrutural, e o método de elementos de contorno, MEC, para o domínio acústico. Para validação, a metodologia foi aplicada para o mesmo modelo de compressor, diminuindo a espessura da carcaça. Apresenta-se também, como ferramenta complementar, a técnica de TPA (Transfer Path Analysis) para análise e comparação das trajetórias da energia vibroacústica. Como vantagem da técnica, destaca-se o fato de que uma vez calculados, os ATVs podem ser reaproveitados, desde que a nova análise não inclua modificações na superfície da geometria do compressor ou nas propriedades do fluído. Portanto, podem ser avaliadas mudanças de material, espessura e rigidez da estrutura, por exemplo. Com a metodologia proposta, novas simulações visando estimar o nível de ruído irradiado podem ser conduzidas de uma maneira rápida e eficiente. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The acoustic characteristics of hermetic compressors are critical parameters for the suitability of this product to market requirements. It is fundamental to predict, even in the design phase, the noise radiated by these devices and investigate ways to mitigate it. In this context, numerical modeling has become increasingly used. Classical approaches involve a complex matrix system and require large computational effort. The technique of Acoustic Transfer Vector, ATV, is a linear relation between the normal velocity of the radiating surface and the sound pressure level at a given point of the external environment. It rearranges the solution process, so that the computation time is significantly minimized. This paper proposes a numerical methodology by applying the technique of ATVs using the LMS Virtual.Lab ® software to predict the sound pressure emitted by hermetic compressors. The finite element method, FEM, was used to model the structural domain, and the boundary element method, BEM, was used to model the acoustical domain. The comparison between the numerical and experimental sound pressure shows that the curves have the same trend. For validation, the methodology was applied to the same compressor model, decreasing the shell thickness.It was found that the reduction in thickness increased the global sound pressure radiated by the compressor. It also presents a complementary tool, using the technique of TPA (Transfer Path Analysis) for analysis and comparison of the vibroacoustic energy trajectories. With this information, it is up to the manufacturer of compressors to propose changes in the housing, which is more convenient from the point of manufacture and cost, in order to reduce the radiated noise. With the proposed methodology, new simulations to estimate the level of radiated noise can be conducted quickly and efficiently. As an advantage of the technique, it highlight the fact that once calculated, ATVs can be reused, provided that the new analysis does not include changes in the surface of the compressor geometry or the fluid properties. For example, changes in material, thickness, stiffness can be evaluated.