Modelação da força de adesão em válvulas de compressores considerando fenômenos interfaciais na película de óleo lubrificante | Publicações | Polo UFSC
Modelação da força de adesão em válvulas de compressores considerando fenômenos interfaciais na película de óleo lubrificante
Rodrigo Adrián Pizarro Recabarren
Em condições ideais, válvulas automáticas de sucção e descarga devem abrir ou fechar, de forma instantânea, no momento em que a pressão no interior do cilindro de compressão se iguala às pressões nas respectivas câmaras de sucção e descarga. Entretanto, na realidade, isto não acontece devido a efeitos como a inércia das válvulas, perdas viscosas e à existência de uma força de adesão provocada pela presença de uma película de óleo entre a válvula e o assento.
A força de adesão é provocada pela deformação do filme de óleo que ingressa principalmente pela folga pistão cilindro e se deposita entre a válvula e o assento. A presença do óleo provoca um atraso na abertura das válvulas, tendo em vista que uma maior diferença de pressão é necessária entre o cilindro e as câmaras de sucção e descarga, reduzindo as eficiências volumétrica e isentrópica do compressor.
Neste trabalho, é proposto um modelo matemático para investigar fenômenos de adesão provocados por um filme de óleo entre superfícies sólidas de geometrias planas e esféricas. O modelo foi aplicado para quantificar a força de adesão em válvulas de compressores e sua influência no comportamento dinâmico das válvulas durante a abertura. Parâmetros necessários para o fechamento do modelo, como o ângulo de contato entre a película de óleo e a superfície (com e sem a dissolução de fluido refrigerante no óleo) e a tensão interfacial foram obtidos por meio de experimentos em bancadas construídas especificamente para este estudo.
De acordo com os resultados experimentais, a tensão interfacial óleo-refrigerante diminui com o aumento da solubilidade, gerando uma redução dos efeitos da força de capilaridade no fenômeno de adesão. Por outro lado, o ângulo de contato, independentemente da rugosidade das superfícies, do tipo de configuração geométrica utilizada e da solubilidade da mistura, apresenta um alto grau de molhabilidade na superfície, o que traz como resultado a intensificação dos efeitos das forças de tensão superficial.
Por último, os resultados numéricos demonstraram que o sistema de sucção é mais sensível aos efeitos de adesão gerados pela presença da película de óleo entre a válvula e o assento.