| Date post: | 06-Jan-2016 |
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Ar Condicionado AutomotivoPor dentro dos sistemas de Ar Automotivo
NDICE
Histrico do condicionador de ar ........................................................ 20
Histrico .................................................................................................... 21
Osis climtico .................................................................................. 24
Perspectiva ................................................................................................. 24
Viso .......................................................................................................... 24
Efeito de filtragem ...................................................................................... 26
Boa visibilidade .......................................................................................... 28
Explicao do termo clima .......................................................................... 29
O que afinal o clima? ............................................................................... 29
Trmodinmica .................................................................................. 31
Noes bsicas de termodinmica .............................................................. 31
Calor .......................................................................................................... 31
Transferncia de calor ................................................................................ 31
Temperatura............................................................................................... 31
Calor x Temperatura .................................................................................. 32
Unidade de medida de calor ....................................................................... 33
Calor especifico .......................................................................................... 34
Calor sensvel ............................................................................................. 34
Calor latente ............................................................................................... 34
Umidade ..................................................................................................... 35
Umidade relativa do ar (U.R.) ...................................................................... 35
Umidade absoluta ....................................................................................... 36
Presso atmosfrica ........................................................................... 37
Presso ...................................................................................................... 37
Unidades de medidas de presso ................................................................ 37
Relao temperatura x Presso - Lei de Charles.......................................... 38
Tipos de presso ........................................................................................ 39
Instrumentos para medir presso ............................................................... 40
Barmetro ........................................................................................................... 40
Vcuo ................................................................................................ 42
Evacuao e desidratao ........................................................................... 42
Manovacumetro ........................................................................................ 43
Vacumetro ................................................................................................ 43
Vacumetro tubo em U ............................................................................... 44
Vacumetro eletrnico ............................................................................... 44
Conjunto de manmetros ................................................................... 46
Manmetro ................................................................................................. 46
Manmetros tipo Bourdon .......................................................................... 47
Manmetro eletrnico ................................................................................ 47
Conjunto de manmetros (Manifold) - Alta e baixa presso ........................ 48
Tabela de presso x Temperatura de fluidos refrigerantes .......................... 49
Ciclo de refrigerao .......................................................................... 50
Sistema com vlvula de expanso termosttica ........................................... 51
Ciclo bsico com vlvula de expanso ........................................................ 51
Descrio do ciclo de refrigerao com tubo orifcio fixo ............................ 51
Fluxo do fluido refrigerante no circuito com tubo de orifcio fixo (Caneta) .. 52
Fluxo de ar dentro do veculo ............................................................. 53
Distribuio de ar ....................................................................................... 53
Circulao do ar interno ............................................................................. 53
Sistema de aerao ..................................................................................... 55
Sistema climatizador com controle manual ................................................. 55
Distribuio de ar ....................................................................................... 56
Diagrama do fluxo do ar dentro do veculo ................................................. 56
Distribuio de ar para a parte traseira do veculo ...................................... 57
Condensador automotivo ................................................................... 59
Condensador .............................................................................................. 59
Preveno ................................................................................................... 59
Construo do condensador ....................................................................... 60
Problemas no condensador......................................................................... 60
Filtro secador e acumulador ............................................................... 62
Dispositivo de filtragem .............................................................................. 62
Filtro-secador funcionamento .................................................................... 62
Acumulador-secador .................................................................................. 63
Dispositivos de expanso ................................................................... 65
Tubos de orifcio ........................................................................................ 65
Tubo de orifcio fixo calibrado (Caneta) ...................................................... 66
Vlvula de expanso termosttica ............................................................... 67
Vlvula de expanso termosttica com sensor interno (txv) ........................ 68
Evaporadores automotivos ................................................................. 69
Evaporador do sistema frigorfico ............................................................... 70
Possveis problemas no evaporador ............................................................ 71
Bombas de vcuo de duplo estgio ..................................................... 72
Seleo de bombas de vcuo ...................................................................... 72
Esquemtico de funcionamento do Gasballast ............................................ 74
Teoria da eletrnica ........................................................................... 76
Estrutura da matria ................................................................................... 76
Matria ............................................................................................................... 76
Corpo ................................................................................................................. 76
Simples ............................................................................................................... 76
Composto ........................................................................................................... 76
Molcula ............................................................................................................. 76
tomo ................................................................................................................ 77
Estrutura do tomo ..................................................................................... 77
Ncleo ................................................................................................................ 77
Eletrosfera .......................................................................................................... 77
Magnetismo ............................................................................................... 77
Baterias automotivas .......................................................................... 80
Construo interna ..................................................................................... 80
Construo interna de cada vaso ................................................................ 80
Medio de densidade do eletrlito com Densmetro .................................. 81
Reao qumica .......................................................................................... 82
Processo de carga ....................................................................................... 83
Capacidade de baterias .............................................................................. 84
Grandezas eltricas ............................................................................ 85
Tenso ....................................................................................................... 85
Corrente eltrica ......................................................................................... 86
Sentido da corrente .................................................................................... 86
Resistncia eltrica ..................................................................................... 87
Resistncia ................................................................................................. 88
A natureza do material ........................................................................................ 88
O comprimento do material ................................................................................ 88
A rea do material .............................................................................................. 89
A temperatura do material .................................................................................. 89
Lei de OHM ........................................................................................ 90
Potncia eltrica ......................................................................................... 90
Tipos de circuitos ....................................................................................... 92
Queda de tenso ........................................................................................ 93
Clculo de resistncia em circuitos ............................................................. 94
Fusveis ............................................................................................. 96
baco para clculo de corrente e cabos ...................................................... 97
Instrumentos de medio ................................................................... 98
Metrologia .................................................................................................. 98
Multmetro digital ....................................................................................... 98
Cuidados especiais com o multmetro ........................................................ 98
Chave seletora de funes e pontas de prova ............................................. 98
Leitura da informao no display do multmetro ......................................... 99
Recursos adicionais do multmetro ........................................................... 100
Cuidado com os fusveis e valores mximos de medio .......................... 100
Medindo tenso contnua ......................................................................... 101
Medindo tenso alternada ........................................................................ 101
Medindo resistncia eltrica ..................................................................... 102
Medindo corrente alternada ...................................................................... 102
Medindo corrente contnua ....................................................................... 103
Eletromagnetismo ............................................................................ 104
Rel .......................................................................................................... 105
Funcionamento ................................................................................................. 105
Embreagem eletromagntica .................................................................... 108
Princpio de funcionamento ............................................................................... 108
Compressor .............................................................................................. 108
Pressostatos .................................................................................... 109
Pressostatos do climatizador automotivo .................................................. 109
Pressostato de baixa presso .................................................................... 110
Pressostato de alta presso ...................................................................... 110
Pressostato de 2 velocidade ou ventilao auxiliar .................................. 111
Interruptor de presso para unidade de injeo ........................................ 112
Vista geral dos componentes ............................................................................ 113
Esquema de ligaes ................................................................................ 114
Termostato ...................................................................................... 115
Termostato eletrnico .............................................................................. 116
Sistema de arrefecimento ......................................................................... 116
Dispositivo de segurana do circuito ................................................................. 116
Interruptor trmico ........................................................................................... 116
Interruptor trmico do compressor ................................................................... 117
Motor do ventilador do sistema de arrefecimento .............................................. 118
Compressores automotivos .............................................................. 120
Compressores dos sistemas automotivos ................................................. 120
Ciclo real de compresso de vapor ........................................................... 120
O ciclo de compresso de vapor automotivo ............................................. 121
Compressores .......................................................................................... 121
Compressores fixos .................................................................................. 122
Compressor tipo Swash Plate .................................................................... 123
Compressor alternativo de deslocamento fixo .......................................... 123
Embreagem eletromagntica .................................................................... 124
Mecanismo de Compresso ............................................................................... 125
Funcionamento ................................................................................................. 125
Tempo de suco .............................................................................................. 126
Tempo de descarga........................................................................................... 126
Compressor variveis V5 e V6 ........................................................................... 127
Atuao da vlvula reguladora .................................................................. 129
Instalao de compressor novo ................................................................. 131
Desmontagem do compressor alternativo de deslocamento varivel (Vista explodida do conjunto)............................................................................. 132
Compressor rotativo ................................................................................. 132
Fases de compresso do compressor rotativo ................................................... 133
Ciclo de suco e descarga do sistema rotativo ................................................. 134
Vlvula de alvio de presso .............................................................................. 135
Propriedades dos fluidos refrigerantes ............................................. 136
Fluidos refrigerantes ................................................................................ 136
Propriedades ............................................................................................ 137
Aplicaes dos fluidos refrigerantes ......................................................... 137
No libere o refrigerante na atmosfera ..................................................... 139
Caractersticas do R-134a ........................................................................ 139
Limpeza do sistema com fludo R141b ............................................. 142
Uso do R141b para limpeza de equipamentos de refrigerao .................. 142
Propriedades gerais do R141b .................................................................. 142
Compatibilidade com materiais ................................................................ 143
Recomendaes prticas .......................................................................... 143
Segurana ......................................................................................................... 143
Usando R141b .................................................................................................. 144
Procedimentos .................................................................................................. 145
Noes sobre lubrificao ................................................................ 146
Sistemas mveis ....................................................................................... 147
Camada de oznio ........................................................................... 149
Termosfera ....................................................................................................... 149
Mesosfera ......................................................................................................... 149
Estratosfera ...................................................................................................... 149
Troposfera ........................................................................................................ 150
Camada de oznio ............................................................................................ 150
Qual a importncia da camada de oznio? ................................................ 151
Que efeito traz para ns, o aumento da radiao ultravioleta? .................. 152
Teste de vazamento ......................................................................... 154
Cuidados com a segurana ....................................................................... 154
Tubos rgidos e flexveis ........................................................................... 155
Diagnsticos de vazamentos .................................................................... 155
Testando o sistema com vcuo ................................................................. 156
Pressurizando com nitrognio .................................................................. 157
Testando vazamento com o detector eletrnico ........................................ 158
Testando vazamento com contraste ultravioleta ....................................... 159
Procedimento de carga de fluido refrigerante ................................... 161
Procedimentos para o recolhimento e carga do sistema ............................ 161
Utilizao dos manmetros ...................................................................... 162
Aplicando vcuo e a carga de gs R134a .................................................. 163
Cilindro graduado .................................................................................... 164
Procedimentos para reoperao (Carga de fluido refrigerante) .................. 167
Testes de rendimento ...................................................................... 169
Grfico do rendimento da temperatura no difusor para sistemas com termostatos .............................................................................................. 170
Grfico do rendimento da temperatura interna para sistemas com termostatos .............................................................................................. 170
Grfico do rendimento da temperatura no difusor para sistemas com termostatos .............................................................................................. 171
Grfico do rendimento da temperatura interna para sistemas sem termostatos .............................................................................................. 171
Diagnstico por manmetros ........................................................... 173
Rastreamento com uso de manmetros .................................................... 173
Vlvula de expanso permanece aberta ............................................................. 174
Vlvula de expanso permanece fechada ........................................................... 175
Restrio no lado de alta do sistema ................................................................. 176
Umidade no sistema ......................................................................................... 177
Falha do condensador ou sobrecarga de fludo refrigerante ............................... 178
Presena de gases no condensveis ................................................................. 179
Falha do compressor ......................................................................................... 180
Falha da vlvula de controle do compressor (vlvula torre) ................................ 181
Higienizao .................................................................................... 182
Importncia dos climatizadores ........................................................ 185
Por que razo climatizar um veculo? ........................................................ 185
Funcionamento do termostato humano .................................................... 186
As capacidades do corpo humano ............................................................ 187
Climatizao .................................................................................... 188
Funcionamento bsico dos climatizadores eletrnicos ...................... 190
Informaes sobre dados seriais ............................................................... 190
Operao automtica ................................................................................ 191
Ajustes recomendados ............................................................................. 192
Controle de temperatura do evaporador ................................................... 192
Diagrama bsico do sistema ..................................................................... 193
Controle do ventilador interno .................................................................. 193
Modo automtico ..................................................................................... 193
Controle de distribuio de ar .................................................................. 194
Modo automtico ..................................................................................... 195
Controle de entrada de ar ......................................................................... 195
Controle de temperatura da ventilao ..................................................... 197
Modo manual ........................................................................................... 197
Modo automtico ..................................................................................... 197
Rotinas de partida a frio ECC .................................................................... 199
Operao automtica ................................................................................ 200
Diagnstico de compressores ........................................................... 202
Compressor com vlvula reguladora de vazo (Vlvula torre) N280 .......... 202
Funo .............................................................................................................. 203
Funcionamento ................................................................................................. 204
Compressor em posio de mnima compresso ............................................... 204
Compressor em posio de mxima compresso (Refrigerao) ........................ 205
Proteo de sobrecarga compressor em funcionamento .................................... 206
Compressor bloqueado ..................................................................................... 206
Sistema de arrefecimento e seus acionamentos ................................ 208
Dispositivo de segurana do circuito ........................................................ 208
Sistemas velocidade dupla e 12V .............................................................. 210
Ventiladores de arrefecimento .......................................................................... 210
Operao dos ventiladores: 1 estgio: os dois ventiladores acionados em velocidade baixa ............................................................................................... 212
2 estgio: os dois ventiladores acionados em velocidade alta ........................... 213
Sistema de arrefecimento com sinal PWM ................................................. 215
Sensores e atuadores ....................................................................... 217
Sensores e atuadores do condicionador de ar eletrnico ........................... 217
Funcionamento do sistema ....................................................................... 220
Sensores .......................................................................................... 221
Sensor de temperatura externa ................................................................. 221
Sensor de temperatura interna ................................................................. 222
Sensor de temperatura do ar de sada para os ps .................................... 222
Sensor de radiao solar ........................................................................... 223
Sensor para temperatura do evaporador ........................................... 225
Sensor da temperatura do ar de entrada ................................................... 226
Transdutores de presso .................................................................. 227
Sistema com sinal pwm e sistema com sinal linear.................................... 227
Funcionamento com sistema PWM ............................................................ 228
Funcionamento em presses reduzidas .................................................... 228
Sistema com linear ................................................................................... 230
Atuadores ........................................................................................ 233
Atuadores do condicionador de ar eletrnico ............................................ 233
Atuadores vcuo .................................................................................... 233
Atuadores eltricos................................................................................... 234
Motor de passo ................................................................................ 237
Funcionamento ................................................................................................. 237
Seqncia do motor passo para 360 ........................................................ 238
Operao de um motor de passo .............................................................. 239
Servo-motor .................................................................................... 240
O servo-motor ......................................................................................... 240
Funcionamento ................................................................................................. 240
Servo-motor de posicionamento das portinholas com potencimetros ..... 241
Servo motor da portinhola da ventilao forada e do recrculo ................ 242
Resistor PWM ................................................................................... 244
Resistores de velocidade do ventilador com sinal pwm e vlvula de corte do ncleo aquecedor a/c eletrnico. .............................................................. 244
Testando o resistor .................................................................................. 244
Resistor do motor do ventilador ............................................................... 245
Vlvula de gua quente ............................................................................ 246
Condicionador de ar eletrnico do Vectra ......................................... 248
Localizao interna dos componentes do sistema ..................................... 248
Interruptor de pr seleo de temperatura ................................................ 250
Interruptores de controle de velocidade do ventilador (Baixa/alta) ............ 251
Interruptor de seleo da distribuio de ar .............................................. 252
Botes do comando eletrnico .................................................................. 252
Interruptor de controle da recirculao de ar ............................................ 253
Interruptor eco ......................................................................................... 254
Motores de passo ..................................................................................... 254
Motor de Passo para Controle de Ventilao (M74) ............................................ 254
Motor de Passo para Controle de Fluxo para a rea dos Ps (M75) .................... 254
Motor de Passo para Controle do Desembaador (M76) ..................................... 255
Motor de Passo para Controle de Mistura de Ar (M77) ....................................... 255
Dados tcnicos dos motores de passo ...................................................... 256
Condicionador de ar eletrnico do Astra/Zafira ................................ 257
Mdulo do condicionador de ar e unidade hvac ........................................ 257
Sensores ................................................................................................... 258
Sensor de intensidade solar .............................................................................. 258
Sensor de temperatura externa ......................................................................... 259
Sensor de temperatura do habitculo ................................................................ 259
Sensor de temperatura do ar interno rosto ..................................................... 260
Sensor de temperatura do ar interno Ps ........................................................ 260
Atuadores................................................................................................. 261
Servo-motor de controle de distribuio de ar .................................................. 261
Servo-motor de controle de temperatura .......................................................... 262
Servo-motor da recirculao ............................................................................. 263
Resistores do motor do ventilador ..................................................................... 263
Vlvula de gua quente ..................................................................................... 264
Filtro de ar ........................................................................................................ 264
Condicionador de ar eletrnico do mega ........................................ 266
Localizao dos Sensores ......................................................................... 266
Sensor de temperatura interna no veculo ................................................. 266
Sensor de temperatura no evaporador ...................................................... 267
Mdulo de controle do condicionador de ar eletrnico ............................. 268
Unidade HVAC .......................................................................................... 270
Motor de mistura de ar ............................................................................. 271
Circuito de vcuo, linhas de vcuo e conjunto dos solenides ................... 272
Circuito de vcuo do mega ..................................................................... 275
Vlvula de gua ........................................................................................ 275
Tubo de aspirao e venturi ..................................................................... 276
Resistor do motor do ventilador ............................................................... 277
Condicionador de ar eletrnico do Novo Polo ................................... 279
Sistema Climatic ....................................................................................... 279
Esquema eltrico do comando eletrnico do climatizador ......................... 281
Unidade HVAC .......................................................................................... 282
Sistema Climatronic ......................................................................... 283
Caixa de ar do sistema Climatronic........................................................... 283
Sistema de ventilao e aquecimento ........................................................ 284
Sistema eletrnico do Passat e Golf .................................................. 286
Particularidades dos climatizadores Passat e Golf ..................................... 286
Sistema de aerao e climatizao ............................................................ 287
Ventilao forada e aquecimento ..................................................................... 287
Caixa de ar ....................................................................................................... 288
Painel de comando eletrnico do Climatronic ........................................... 289
Climatizador convencional ........................................................................ 289
Climatronic ............................................................................................... 289
Circuito de refrigerao ............................................................................ 290
Unidade de comando Climatronic ............................................................. 291
Funcionamento ................................................................................................. 291
Funes de controle e comando ........................................................................ 292
Velocidade do ventilador ................................................................................... 294
Desligando o sistema ........................................................................................ 294
Funo desembaador ...................................................................................... 295
Funo de recirculao ...................................................................................... 295
Diagnstico bsico do condicionador de ar....................................... 297
Funcionamento bsico do sistema de condicionador de ar ........................ 297
Funcionamento ................................................................................................. 297
Causas possveis ............................................................................................... 298
Compressor .............................................................................................. 299
Estratgia de diagnstico sintoma, falha e causa ...................................... 299
Vlvula de controle Vlvula torre ......................................................... 300
Como testar ...................................................................................................... 301
Recolhimento e reciclagem de fludos refrigerantes .......................... 302
O que recolhimento do fluido refrigerante? ............................................ 302
Por que recolher o fluido refrigerante? ...................................................... 303
Quando devemos efetuar um recolhimento? ............................................. 303
Como recolher o fluido refrigerante? ........................................................ 303
O que reciclagem? ................................................................................. 304
Por que reciclar o fluido refrigerante? ....................................................... 304
Quando devemos efetuar uma reciclagem? ............................................... 305
Os perigos do p ............................................................................ 306
Diagnstico bsico do condicionador de ar (Parte 2) ......................... 311
Noes de diagnstico ............................................................................. 311
O que sistema, sintoma, falha e causa? .......................................................... 311
Qual a definio de sistemas? ................................................................ 312
Sintoma ............................................................................................................ 312
Falha ou defeito ................................................................................................ 313
Causa ............................................................................................................... 313
Estratgia ................................................................................................. 313
Diagrama de funcionamento do sistema de ventilao do Astra e novo Vectra .............................................................................................. 315
Conectores A e B da unidade de comendo da injeo eletrnica ECM ........ 315
Esquemas eltricos ................................................................................... 316
Diagrama eltrico do sistema de climatizao do Celta ..................... 318
Noes sobre lubrificantes ............................................................... 320
Tipos de lubrificantes ............................................................................... 321
Lubrificantes liquidos ............................................................................... 322
leos minerais .................................................................................................. 322
leos graxos .................................................................................................... 322
leos compostos .............................................................................................. 323
leos sintticos ................................................................................................ 323
Lubrificantes pastosos .............................................................................. 323
Graxas .............................................................................................................. 323
Componentes das graxas lubrificantes .............................................................. 325
Composio lubrificantes ......................................................................... 329
Caractersticas fsicas dos lubrificantes ..................................................... 329
Densidade (Specific, gravity) ............................................................................. 329
Ponto de fulgor ................................................................................................. 329
Ponto de combusto ......................................................................................... 330
Ponto de fluidez ................................................................................................ 330
Viscosidade ...................................................................................................... 330
ndice de viscosidade ........................................................................................ 330
Cor ................................................................................................................... 330
Propriedades fsicas mais importantes na discusso da qualidade de uma graxa ....................................................................................................... 331
Consistncia ..................................................................................................... 331
Ponto de gota ................................................................................................... 332
HISTRICO DO CONDICIONADOR DE AR
H mais de cem anos foi feita a apresentao a um pblico assombrado do primeiro automvel funcional. Tratava-se de uma faanha tecnolgica da qual, ainda hoje, emana um indiscutvel fascnio. O automvel tornou-se um componente bvio e imprescindvel no dia a dia, em todo o mundo.
Independentemente de se tratar de uma ida para o trabalho, de um transporte comercial ou da ocupao dos tempos livres a segurana e o conforto so hoje requisitos perfeitamente bvios a um automvel moderno. A instalao do condicionador de ar no carro atende a ambos os aspectos, contribuindo, assim, para a segurana ativa do veculo.
A capacidade de reao e o comportamento geral na conduo so decisivamente influenciados por diversos fatores climatricos. A umidade e a temperatura atmosfrica, o vento e a irradiao trmica so determinados para o bem-estar dos ocupantes.
Se no interior do carro o clima for otimizado, ser proporcionada uma sensao de conforto, propiciando uma conduo descontrada e
20
segura. Se o equilbrio trmico for perturbado com carter duradouro, a prpria sade poder ressentir-se. Os mdicos e os especialistas de trnsito alertam, por isso, em especial os grupos de risco, por exemplo, pessoas com problemas cardacos, no sentido de evitarem viajar em automveis com uma temperatura excessiva.
Em condies extremas, as janelas e os tejadilhos abertos parecem prometer um alvio subjetivo, mas so, no entanto, inadequados como reguladores eficazes do clima. Isto deve-se, entre outras coisas, ao fato de ficar desimpedida a entrada no veculo de gases de escape, rudos, correntes de ar, onde acabam por constituir um novo e inevitvel inconveniente. Uma climatizao otimizada no realizvel sem investimento tcnico. Recentes estudos de mercado atestam que, depois de ter usufrudo das vantagens do condicionador de ar no seu veculo, a clara maioria de automobilistas no est disposta a voltar a prescindir deste equipamento. As principais objees crticas recaem sobre o acrscimo de preo relativamente elevado e a sua disponibilizao exclusiva nos veculos da gama mdia e superior. Para a GM isso constitui um pretexto suficiente para passar ofensiva: as instalaes de condicionadores de ar passaro, no futuro, a ter um nvel de preos idnticos ao de outros importantes equipamentos adicionais e poder ser montados em todos os modelos de srie. Deixa de haver, assim, obstculos a uma maior penetrao do condicionador de ar nos veculos.
HISTRICO
Na verdade, deveramos ficar eternamente gratos a Carl Von Linde como pai da tcnica do frio. Em finais do sculo XIX, este professor de Munique, conseguiu em experincias por ele realizadas, liquefazer o ar na sua mquina de frio. Esta mquina viria a conduzir-nos no s ao frigorfico e a criao de uma temperatura agradvel nos compartimentos, como tambm a tecnologia do condicionador de ar nos automveis ficaria a dever.
21
A idia de reduzir num veculo, o calor abrasador, por uma brisa fresca no nova. J em 1927 algumas construes pioneiras apontavam nesse sentido.
Veculo
Alguns espritos engenhosos, do pas das possibilidades sem fim, enchiam com barras de gelo recipientes trmicos, colocados nas plataformas de carga das suas pick-ups. Um ventilador assegurava a passagem do ar refrigerado para o habitculo.
Estava inventado o primeiro sistema de condicionador de ar.
Construtores americanos, como por exemplo, a Packard, pegaram na idia e equiparam, em 1940, os primeiros 1000 veculos de srie com condicionador de ar.
As enormes caixas trmicas foram transformadas em pequenos recipientes de gelo para o habitculo. Mas tambm a este sistema de condicionamento no estaria reservado um grande xito econmico.
Na seqncia da Segunda Guerra Mundial, a idia da Climatizao no automvel foi temporariamente posta a parte. S em meados do ano 50 o desenvolvimento tecnolgico tinha avanado a ponto de permitir a introduo do condicionador de ar na fabricao de carros de srie.
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O condicionador de ar viria a impor-se definitivamente nos Estados Unidos por volta de 1965, quando as prprias instituies oficiais comearam a equipar os seus veculos de turismo com condicionadores de ar. Estados como a Flrida passaram a proporcionar, por exemplo, s suas foras de segurana, um clima fresco nas intervenes mais quentes. No tardou at que, de um artigo de luxo, se transformasse num imprescindvel por menor de equipamento especialmente nos Estados mais soalheiros.
O sistema tpico dos veculos do incio dos anos 70 era chamado de cool-packs, em que pela primeira vez foram reunidos numa mesma unidade o aquecimento, a ventilao e a refrigerao. Porm s era, possvel selecionar um modo de funcionamento de cada vez. Como precursor dos sistemas integrados, o cool-pack foi colocado por baixo do painel de instrumentos, processando exclusivamente o ar do habitculo.
Cool-Pack
Hoje os sistemas de condicionador de ar esto totalmente integrados ao sistema de aquecimento e ventilao. No mbito dos veculos de turismo impuseram-se como standard a tecnologia de refrigerao com compressor.
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OSIS CLIMTICO
PERSPECTIVA
No se antev, nos prximos anos, nenhuma alternativa ao sistema de refrigerao com compressor. As carrocerias dos automveis dispem hoje da construo mais aerodinmica possvel, com o fim de economizar combustvel. As grandes superfcies vidradas, necessrias a uma boa panormica a toda a volta tornam cada vez mais necessria uma climatizao do interior.
VISO
tambm pensvel como viso futura uma utilizao polivalente do condicionador de ar, o qual poderia assumir tambm as tarefas de um aquecimento rpido, efetuando-se a comutao do circuito do produto refrigerante atravs de uma vlvula especial. Isto seria tecnicamente vivel, sendo j hoje posto em prtica no mbito do transporte de frio, para descongelar o evaporador. Passaria a haver, assim, pouco tempo aps o arranque, ar quente disponvel para desembaar e fundir o gelo dos vidros do veculo. A conduo perigosa s cegas, com uma reduzidssima visibilidade dos vidros passaria a pertencer ao passado.
A falta de escoamento do trfego e os engarrafamentos tornam a conduo num pesadelo, particularmente se, ainda por cima, o sol estiver quente.
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Osis climtico
Felizardos os que, nestas situaes podem recorrer ao conforto de um ar condicionado refrescante. Em muitos dias de vero o habitculo de um veculo parado atinge facilmente temperaturas na ordem dos 40 C. Na zona da cabea so at possveis temperaturas de 50C ou mais.
A conseqncia lgica uma forte transpirao. No sero tambm de excluir problemas de sade em certos casos pontuais. O "termostato" humano tem dificuldade em regular o equilbrio entre entrada e sada do calor.
Temperatura ideal
O condicionador de ar dos automveis constitui o nico meio eficaz para evitar o acmulo de calor dentro do veculo, mesmo em condies
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extremas. A temperatura otimizada no interior do habitculo situa-se entre 23C e 27C. Para um sistema de condicionador de ar, isso no representa nenhum problema, mesmo no pico do vero.
EFEITO DE FILTRAGEM
Os dias de primavera bonitos convidam a abrir as janelas e o tejadilho de correr. Esquecidos ficaram o gelo e a neve, o ar tpido proporciona uma sensao envol-vente um prazer que nem sempre inofensivo.
Filtros Anti-plen
Os filtros anti-plen servem para evitar a entrada de partculas de plen, folhas de rvores, poeira, que provocam uma m qualidade no ar da cabine. Alguns filtros possuem carvo ativado melhorando a qualidade do ar. Evitam tambm o acmulo de resduos no evaporador, evitando assim a obstruo de suas aletas. Estes filtros, como todo filtro, com o tempo de uso ficam saturados e deve ser orientado ao operador que verifique o estado do filtro. Caso haja obstrues por depsitos de poeira, folhas no devem ser limpos com ar comprimido, nunca lave-o com gua. Em hiptese alguma deixe o sistema sem este filtro, pois ocorrer um acmulo de depsitos no evaporador, obstruindo a passagem do ar pelas aletas, ocorrendo queda no rendimento de refrigerao no interior da cabine.
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Nesta poca do ano o habitculo necessariamente invadido, j no apenas pelas habituais substncias poluentes, mas tambm pelo plen das flores. Isto constitui um srio problema, cada vez mais numeroso grupo de alrgicos e asmticos entre a populao.
Olhos lacrimejantes, mucosas irritadas e at falta de ar so dos mais freqentes sintomas. Mas, mesmo entre os que no so por eles afetados h outro tipo de estmulo no especficos como sejam as correntes de ar frias, p, gases de escape e fumo de tabaco -que perturbam a capacidade de concentrao.
Tambm aqui o condicionador de ar pode prestar eficientes servios. Adicionalmente ao filtro de ar fresco (1), uma grande parte das matrias em suspenso no ar, nocivas e incomodativas, retida na superfcie mida do evaporador (2) a passagem do ar fresco, O resultado uma atmosfera limpa e sem cheiro dentro do habitculo.
Ventilao
1) Ar exterior 2) Ar previamente limpo 3) Ar interior limpo
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BOA VISIBILIDADE
No outono e no inverno so freqentes as situaes de conduo "s cegas" no trnsito.
M visibilidade
Aparentemente sem grande importncia, o efeito causa, contudo, grandes dissabores: embaando os vidros dentro do carro, prejudicando a visibilidade por completo. A razo reside nas baixas temperaturas exteriores, com elevada umidade atmosfrica, associada ao ar inalado pelos ocupantes.
O ar quente e mido do habitculo precipita-se sobre os vidros frios dos veculos ou condensa-se. Menos conhecido ser o fato de os sistemas de condicionador de ar dos veculos regularem o teor de umidade dentro do habitculo. A umidade excessiva condensa no evaporador mantendo-se a umidade relativa num valor entre 25% a 35%. O ar do habitculo deste modo desumidificado tem a capacidade de absorver umidade no interior do veculo, sem condensao.
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Boa visibilidade
Mesmo em condies vantajosas, como um carro lotado com passageiros molhados pela chuva -os vidros apresentar-se-o desembaados, ao fim de pouco tempo. Fica, assim, sempre assegurada uma perfeita visibilidade a toda volta.
EXPLICAO DO TERMO "CLIMA"
Toda a tecnologia , sem dvida, uma cincia em si. Os condicionadores de ar dos automveis no constituem, neste contexto, nenhuma exceo. Para a maioria dos usurios a pretenso principal consistir no seu bom funcionamento e satisfatrio desempenho. Poucos sabero que uma grande parte da fsica que aprenderam na escola encontra aplicao no condicionador de ar. No queremos, com isso, deixar de fazer uma breve incurso nas bases da tecnologia da climatizao.
O QUE AFINAL O "CLIMA?
Numa explicao simplista, "clima" no mais do que o envolvimento trmico do homem. Entre os fatores principais contam-se aqui a temperatura do ar, a velocidade da corrente do ar, a radiao trmica incidente e o teor da umidade atmosfrica. A funo do condicionador de ar a de criar as bases higinicas e fisiolgicas para uma atmosfera
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pura, temperada e tanto quanto possvel desumidificada. Proporciona-se, deste modo, aos ocupantes uma sensao de conforto que permite uma conduo segura e descontrada. Nem os tejadilhos de abrir, nem a regulagem do ar pelas janelas abertas podem cumprir satisfatoriamente esta complexa tarefa.
Para compreender o modo de funcionamento de um condicionador de ar fundamental conhecer os princpios elementares da termodinmica.
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TRMODINMICA
NOES BSICAS DE TERMODINMICA
Para entendermos melhor o que acontece em um circuito de refrigerao precisamos considerar alguns fenmenos fsicos que esto relacionados diretamente aos sistemas frigorficos.
CALOR
energia trmica em movimento ou transporte do corpo de maior temperatura para um de menor temperatura A intensidade dessa energia nos transmite as sensaes de quente ou frio, em relao a temperatura do corpo humano.
TRANSFERNCIA DE CALOR
O calor sempre flui do local que possui temperatura mais alta, para o de temperatura mais baixa, de trs formas: Conduo, Irradiao e Conveco.
Conduo: Acontece
normalmente nos slidos.
Conveco: acontece normalmente nos fluidos.
Irradiao: Acontece normalmente com os raios.
TEMPERATURA
a medida de agitao trmica das molculas de um corpo. A intensidade de calor que sentimos pode ser mediada com auxlio de um
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termmetro, que pode se apresentar na parte automotiva em duas escalas de medidas distintas: Celsius (C ) e Fahrenheit (F ).
PARA CONVERTER GRAUS CELSIUS EM FAHRENHEIT, BASTA APLICAR A SEGUINTE FRMULA: F = (1,8XC )+32
PARA CONVERTER GRAUS FAHRENHEIT EM CELSIUS, APLICA-SE A SEGUINTE FRMULA: C = ( F -32) 1.8
CALOR X TEMPERATURA
Podemos dizer que a temperatura de um corpo varia conforme a concentrao de calor que possui. Por exemplo: Uma xcara de caf contm pequena quantidade de calor, mesmo sabendo-se que sua temperatura de 60 C. E tambm podemos dizer que uma piscina tem grande quantidade de calor, mesmo sabendo-se que a gua est a uma temperatura de 20 C. Conclumos ento que apesar da pequena quantidade de calor existente na xcara, o caf tem uma temperatura mais elevada do que a gua da piscina, por estar esse calor concentrado em um pequeno volume.
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UNIDADE DE MEDIDA DE CALOR
A unidade de medida mais tradicional para determinar a quantidade de calor o BTU (British thermal unit). Essa unidade trmica inglesa representa a quantidade de calor necessria para aquecer um grau Fahrenheit (1F), a quantidade equivalente a uma libra (454 g) de gua.
Existe porm, uma tendncia mundial em se utilizar o sistema mtrico para medir a intensidade de calor. Por esse sistema, a unidade de medida do calor a "Quilocaloria (Kcal)" que representa o calor necessrio para elevar em um grau Centgrado ( 1C ) a temperatura de 1 Kg de gua.
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EQUIVALNCIA:
1 KCAL = 3,968 BTU
1 BTU = 0,252 KCAL
CALOR ESPECIFICO
representado pela quantidade de calor necessrio para mudar a temperatura de um objeto em grau (1C). As unidades de calor especfico so: KCAL /KG C -BTU /LB. F
CALOR SENSVEL
a quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo, capaz de provocar, neste corpo, uma variao de temperatura.
CALOR LATENTE
aquele que provoca mudana de fase sem que haja variao de temperatura.
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Relao entre calor sensvel e calor latente atravs da gua
UMIDADE
Quando colocamos gua e gelo dentro de um copo, podemos notar que surgem gotas de gua sobre a superfcie externa do copo. Essas gotas de gua vem do ar ao redor do copo, portanto resultado do vapor de gua que estava contido no ar. Essa umidade do ar pode ser representada de duas formas diferentes:
UMIDADE RELATIVA DO AR (U.R.)
a quantidade de gua contida no ar, em relao a quantidade de gua que o ar pode conter, a uma determinada temperatura. A capacidade de reteno de gua do ar frio menor do que a do ar quente. O ar com
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10C suporta uma quantidade de gua menor do que o ar com uma temperatura de 30C, para um mesmo volume de ar. A U.R. obtida atravs da diviso entre a quantidade real de gua pela quantidade mxima de gua contida do ar.
UMIDADE ABSOLUTA
Representa a quantidade de gua no ar, comparada com ar seco.
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PRESSO ATMOSFRICA
O fato que ignoramos a presso no qual vivemos, e por isso temos tanta dificuldade de entend-la, a terra est envolvida por uma camada gasosa denominada atmosfera. A atmosfera exerce sobre a terra uma presso conhecida como presso atmosfrica. O primeiro a medi-la foi o fsico Italiano Evangelista Torricelli, a partir de uma experincia realizada ao nvel do mar, como vero com mais detalhes nesta matria.
PRESSO
Presso a fora exercida sobre uma determinada rea. Presso atmosfrica o resultado do peso da coluna de ar sobre um determinado ponto. Ao nvel do mar, isso representa 1, 033 Kgf./cm2 ou 14,7 PSI.
UNIDADES DE MEDIDAS DE PRESSO
Dependendo do sistema de unidade de medida adotado, a presso de um fludo pode ser expressa em kgf./cm2, bar, Kpa e lb./pol2, na linha automotiva.
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RELAO TEMPERATURA X PRESSO - LEI DE CHARLES
Para cada temperatura, existe uma presso correspondente.
Isso quer dizer que, se elevarmos a temperatura de um fluido no interior de um recipiente, sua presso tambm se elevar.
O inverso tambm verdadeiro, ou seja:
Se aumentarmos a presso de um fluido, sua temperatura tambm aumentar . A gua sob presso atmosfrica normal (nvel do mar) ferve a 100 C (A temperatura de ebulio da gua depende da presso exercida).
Se a presso exercida sobre gua aumentar em 0,09 kgf./cm2, a gua no ferver at que a temperatura atinja 118 C.
A gua sob presso menor que a atmosfrica comea a ferver em temperaturas inferiores a 100 C.
Logo:
Quando a presso alta, o ponto de ebulio do lquido tambm se torna alto. Quando a presso baixa, o lquido comea a ferver a uma temperatura mais baixa.
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Para facilitar o entendimento, podemos dizer que a cada 400 metros de altitude, a temperatura de ebulio da gua diminui em 1C.
Exemplo:
Em So Paulo a altitude 800 metros a gua ferve a 98 C. Em Campos de Jordo a 1.600 metros a gua ferve a 96 C. Em La Paz (Bolvia) a 4.000 metros a gua ferve a 90 C.
Por essa razo, surgiu a panela de presso. Com ela podemos elevar o ponto da ebulio e conseqentemente a sua temperatura.
TIPOS DE PRESSO
Alm da presso atmosfrica, existem mais 03 tipos de presso:
Manomtrica; Negativa ou vcuo; Absoluta.
Presso manomtrica a presso medida no manmetro. Presso negativa ou vcuo a ausncia relativa de matria em um espao. Presso absoluta a soma da presso atmosfrica mais a presso manomtrica.
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INSTRUMENTOS PARA MEDIR PRESSO
Para verificar as condies de funcionamento dos aparelhos de refrigerao, alm do termmetro, que serve para medir temperatura, existem os instrumentos de medio de presso, como o barmetro, o manmetro, o manovacumetro e o vacumetro.
BARMETRO
um instrumento que serve para medir a presso atmosfrica. Foi o fsico Torricelli que o inventou e foi o primeiro a conseguir medir a presso atmosfrica, para isso tomou um tubo de vidro com cerca de 100 cm de comprimento e fechado, numa extremidade. Encheu-o completamente de mercrio e, tapando com o polegar a extremidade do tubo, mergulhou-o num recipiente tambm cheio de mercrio.
Torricelli verificou que a coluna lquida desceu no tubo, estacionando altura de 76cm acima do nvel do mercrio do recipiente. Dessa experincia, o fsico italiano concluiu que o peso da coluna de mercrio equilibrava a presso atmosfrica exercida sob a superfcie livre do mercrio contido no recipiente.
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Quando a presso sobre a superfcie do mercrio diminui, o seu nvel dentro do tubo tambm diminui. Se removermos todo o ar que atua sobre a superfcie do mercrio, o seu nvel, dentro do tubo se igualaria ao nvel do recipiente.
Se aumentarmos a presso sobre a superfcie de mercrio, este subir pelo tubo e, ao atingir 760 mm de altura, termos 14,7 PSI ou 1 Kgf./cm2 de presso.
Para as presses negativa (menores que a atmosfrica) ou simplesmente depresses, utiliza-se as escalas em mm/Hg e pol./Hg.
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VCUO
Vcuo o termo que designa ausncia de matria em um espao. A cincia admite que ainda no possvel produzir vcuo perfeito. Portanto, vcuo em um espao fechado por exemplo, no interior de um sistema de refrigerao significa que esse espao tem gases a uma presso bastante inferior presso atmosfrica.
Como j vimos nas edies passadas, a presso atmosfrica, ao nvel do mar, vale 1,033kgf/cm 2 ou 14,7 lbf/pol. 2 ou 1 ATM ou 760 mm Hg, a 0oC de temperatura. Assim, um espao fechado cuja presso seja bastante inferior a 1,033kgf/cm 2 ou 760 mm Hg ser considerado vcuo. Para sistemas de refrigerao, onde normalmente a presso de vcuo deve ter valor muito inferior a 1mmHg, adota-se unidade militorr (mmTorr), equivalente a 0,001mmHg ou 10 3 Torr.
Esse valor no pode ser medido com manmetros comuns. Nas presses com valores abaixo de 1 Torr usam-se medidores eletrnicos de vcuo, que indicam presses abaixo de 50 mm torr. Executar
EVACUAO E DESIDRATAO
A evacuao o ato de se produzir vcuo, com a eliminao dos vapores incondensveis do interior do sistema de refrigerao.
Desidratao o ato de desidratar, ou seja, eliminar a umidade do interior do sistema de refrigerao.
A tarefa de evacuao e desidratao uma das mais importantes que o mecnico de refrigerao precisa executar para recuperar uma unidade refrigeradora. Est comprovado pela experincia que a unidade refrigeradora no funciona normalmente se contiver teores de umidade ou de gases incondensveis. A umidade causa entupimento no circuito de refrigerao devido ao congelamento na sada do dispositivo de expanso. Os gases incondensveis promovem aumento de presso no
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condensador, dificultando a condensao do refrigerante. O oxignio, principalmente, pode oxidar o leo nos locais onde a temperatura mais alta. , portanto, necessrio que se faa simultaneamente a evacuao e desidratao do sistema de refrigerao, antes de efetuar a carga de fluido refrigerante. A evacuao e a desidratao so feitas por meio de bombas de vcuo seguindo sempre a orientao do fabricante ao nvel de vcuo adequado.
MANOVACUMETRO
O manovacumetro tipo Bourbon mede presso positiva ou negativa. Vale lembrar que qualquer presso superior a 1 atm chamada presso manomtrica, e s pode ser lida com manmetro. O manovacumetro pode medir com relativa preciso presses negativas e positivas.
VACUMETRO
O vacumetro o instrumento prprio para medir presses mais baixas que a presso atmosfrica e sempre funciona em conexo com uma bomba de vcuo ou um compressor. Existem dois tipos de vacumetro: Tubo em U e o eletrnico.
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VACUMETRO TUBO EM U
O vacumetro tubo em U, s vezes chamado tambm "manmetro tipo U", consegue medir com preciso at 759,5 mm/Hg de vcuo. construdo com um tubo de vidro em forma de U, onde colocado mercrio que sobe ou abaixa de nvel de acordo com a presso criada pela bomba de vcuo ou pelo compressor.
largamente usado nas instalaes fixas em laboratrios e oficinas. Por ser frgil e pouco prtico para transporte, no recomendado para uso geral em refrigerao.
VACUMETRO ELETRNICO
O vacumetro eletrnico empregado para medir com preciso presses negativas, atingindo praticamente o vcuo absoluto, ou seja entre 759 mm e 760 mm/Hg. Este tipo de vacumetro utilizado pelo mecnico de refrigerao e climatizao porque tem uma preciso de leitura para presso abaixo de 0,5mm Hg ou seja 500 m Hg e de fcil transporte, hoje j existe vacumetro eletrnico no formato e tamanho do manovacumetro convencional, indicao e atravs de acendimento
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de um leds que acende onde tem graduao indicando o m vcuo atingido.
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CONJUNTO DE MANMETROS
MANMETRO
um instrumento que serve para medir a presso interna de lquidos e gases em recipientes fechados, como o caso dos circuitos de refrigerao e climatizao. Atravs dele possvel saber o que est acontecendo dentro do sistema de refrigerao. Como ver tambm, com o auxlio de uma tabela, possvel converter a presso lida no manmetro em temperaturas e, assim, saber a temperatura do fluido refrigerante.
Os manmetros utilizados na refrigerao so do tipo bourdon e o eletrnico.
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MANMETROS TIPO BOURDON
o tipo de manmetro mais comum. constitudo de um tubo metlico de formato achatado e curvado em forma de lngua-de-sogra. Este tubo tende a esticar quando a presso aumenta. Qualquer alterao na curvatura do tubo registrada na escala atravs de um ponteiro. empregado para medir presses acima da presso atmosfrica ou presso manomtrica negativa (depresso).
MANMETRO ELETRNICO
O manmetro eletrnico digital registra em um visor a presso positiva ou negativa. Por se tratar de um instrumento prtico e preciso, a tendncia o seu uso ampliar-se cada vez mais na linha automotiva.
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CONJUNTO DE MANMETROS (MANIFOLD) - ALTA E BAIXA PRESSO
As unidades de presso utilizadas so:
psi (libra por polegada quadrada) Psig (libra por polegada quadrada manomtrica) kgf./cm 2 (kilograma fora por centmetro quadrado) Bar KPa (kilo Pascal)
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TABELA DE PRESSO X TEMPERATURA DE FLUIDOS REFRIGERANTES
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CICLO DE REFRIGERAO
O compressor succiona o fluido refrigerante no estado gasoso do evaporador (vapor superaquecido) e descarrega em alta presso para o condensador.
Ao entrar no condensador, o fluido refrigerante transforma-se do estado gasoso para o estado lquido, devido ao fluxo de ar frontal e dos eletroventiladores que auxiliam na dissipao do calor absorvido pelo fluido refrigerante, o qual ao sair pelo condensador (lquido sub-resfriado e ainda em alta presso), se armazena no filtro, mantendo uma reserva lquida, onde sero absorvidas impurezas e umidade, provenientes do desgaste de componentes e exposio do sistema em aberto.
Seguindo ainda o circuito, o fluido refrigerante sai do filtro para a vlvula de expanso, onde ser pulverizado em estado lquido e em baixa presso no evaporador. Atravs do fluxo de ar insuflado no evaporador, pelo ventilador da caixa distribuidora de ar, o fluido refrigerante absorve o calor do habitculo do veculo, transformando-se do estado lquido para gasoso, passando pelo retorno da vlvula de expanso e seguindo para a linha de suco do compressor, iniciando novamente o ciclo.
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SISTEMA COM VLVULA DE EXPANSO TERMOSTTICA
Vlvula de expanso, tem por funo receber o fluido refrigerante liquefeito e subresfriado em alta presso, e controlar a sua vazo de acordo com a carga trmica circulante no evaporador, e fazer com que o fluido ao passar pela vlvula provoque um flash-gs para abaixar a temperatura do fluido liquefeito, proporcional a presso do evaporador.
Obs: flash-gs evaporao instantnea de uma parcela de lquido que evapora e remove o calor do restante do fluido lquido que entra no evaporador.
CICLO BSICO COM VLVULA DE EXPANSO
DESCRIO DO CICLO DE REFRIGERAO COM TUBO ORIFCIO FIXO
O sistema com tubo orifcio fixo, como j o prprio nome diz, pulveriza o fluido refrigerante sempre na mesma quantidade, como no h controle de entrada de fluido no evaporador, necessrio mudar a
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posio do filtro para a linha de suco, modificando tambm sua estrutura, passando a ser de maior capacidade, a fim de reter o fluido que est no estado lquido na linha de suco, proveniente da baixa temperatura do evaporador, evitando danos ao compressor. O filtro neste caso, pode ser chamado de acumulador.
FLUXO DO FLUIDO REFRIGERANTE NO CIRCUITO COM TUBO DE ORIFCIO FIXO (CANETA)
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FLUXO DE AR DENTRO DO VECULO
DISTRIBUIO DE AR
Um dos problemas mais srios enfrentados na obteno de conforto trmico em veculos automotivos a distribuio de ar. As maiores dificuldades esto relacionadas com:
O pequeno espao interior do veculo, agravado pela presena dos bancos, o teto baixo e mais a presena de ocupantes;
Necessidade de retirada de fluxos de calor diferenciados em funo da variao da incidncia solar com o trajeto;
Diferentes temperaturas de pele para o conforto das diversas partes do corpo, submetidas a diversas condies trmicas dentro do veculo.
Todas estas restries levam a uma distribuio do ar localizado, mas que tem que atender a uma circulao geral sobre os ocupantes com um determinado nvel de velocidades e temperaturas.
Em veculos de passeio, por exemplo, normalmente a distribuio de provida por um sistema de distribuio frontal.
CIRCULAO DO AR INTERNO
A circulao de ar interno (soprador) feita por um eletroventilador (tipo centrfugo) que est montado dentro da caixa de ar de ventilao.
Ventilador
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Os controles esto localizados no painel de instrumentos. O controle de seleo de aquecimento pode ser:
Horizontal Vertical Circular
Sendo que o controle de ventilao feito por um boto em 3 ou 4 velocidades. O controle de refrigerao ilustrado com um cristal de gelo ou a escrita A/C.
Veculos equipados com condicionador de ar possuem um ncleo denominado evaporador e um ncleo denominado (radiador) de ar quente com defletores.
Usaremos o veculo Corsa como exemplo do sistema de controle de temperatura, ventilao e distribuio de ar.
Fluxo de ar
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SISTEMA DE AERAO
O sistema composto pelos componentes abaixo:
SISTEMA CLIMATIZADOR COM CONTROLE MANUAL
O sistema composto pelos componentes abaixo:
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DISTRIBUIO DE AR
O ar insuflado atravs de dutos para os difusores do painel de instrumentos, permitindo uma distribuio de ar uniforme e direcionada conforme desejado.
O ar pode ser resfriado, aquecido ou mesclado conforme o desejo do usurio atravs do movimento dos defletores que esto localizados na parte interna da caixa de ar. Estes defletores podem ser acionados atravs de:
Vcuo Cabo (tipo Bourdon) Motor eltrico Motor de passo (eletrnico)
DIAGRAMA DO FLUXO DO AR DENTRO DO VECULO
Distribuio de ar
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1) Entrada de ar externo atravs da caixa de ventilao 2) Sada de ar para desembaamento do pra-brisa 3) Sada de ar para desembaamento dos vidros laterais 4) Difusores centrais e laterais 5) Difusores para a regio dos ps
DISTRIBUIO DE AR PARA A PARTE TRASEIRA DO VECULO
O sistema de distribuio de ar dos veculos Zafira e Novo Omega foi projetado para que o ar, seja enviado para a parte traseira do veculo. Isso proporciona maior conforto para os passageiros da segunda e da terceira fileira de bancos.
Conforme a posio do interruptor de controle de temperatura, ser enviado ar fresco ou quente para o interior veculo, atravs dos difusores.
Os difusores se abrem por meio do disco de regulagem.
O fluxo de ar pode ser direcionado conforme desejado, inclinando e girando os defletores.
Para aumentar o fluxo de ar para os difusores de ar traseiros, os difusores laterais frontais de ar no devem ser abertos totalmente.
Na figura seguinte, pode-se visualizar o sistema de distribuio de ar e, em destaque, o duto e o difusor para os bancos traseiros.
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CONDENSADOR AUTOMOTIVO
CONDENSADOR
O condensador consiste de uma serpentina de com uma srie de aletas para arrefecimento. Vrios tipos de arranjos so empregados em relao ao fluxo de refrigerante, de forma a proporcionar a mxima transferncia de calor dentro do espao disponvel.
O condensador est localizado na parte frontal do veculo, entre a grade e o radiador do sistema de arrefecimento.
A funo do condensador dissipar o calor absorvido pelo fluido refrigerante do habitculo para o meio ambiente, transformando-o do estado gasoso para o estado lquido.
PREVENO
Para o perfeito funcionamento do condicionador de ar e do sistema de arrefecimento, importante que as aletas do condensador estejam limpas e alinhadas, permitindo assim, um perfeito fluxo de ar.
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CONSTRUO DO CONDENSADOR
Devido presso de trabalho do R-134a ser maior que a do R-12, no circuito de alta presso, para que se possa alcanar o mesmo nvel de rendimento de resfriamento, foi necessrio melhorar as caractersticas de dissipao de calor do condensador.
Por isso, em vez de tubos arredondados, usado um novo conceito de serpentina que aumenta a rea de troca de calor, atravs de duas clulas e tubos planos, aumentando em alguns casos, em 30% a eficincia da troca de calor.
PROBLEMAS NO CONDENSADOR
Um condensador poder apresentar problemas devido a:
Vazamentos Excesso do fluido refrigerante Restrio (entupimento) ao fluxo de ar atravs da colmia. O excesso do fluido refrigerante pode causar uma alta
presso de descarga. Uma restrio parcial (aleta amassada) na tubulao poder
causar a formao de gelo, sendo que isto acontece devido
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expanso do refrigerante, logo que ele passa por uma restrio.
O fluxo de ar atravs do condensador, que por sua vez estiver entupido por corpos estranhos ou bloqueado por amassamento das aletas, o resultado ser altas presses de descarga.
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FILTRO SECADOR E ACUMULADOR
DISPOSITIVO DE FILTRAGEM
O dispositivo de filtragem tem trs funes:
Reter impurezas slidas decorrentes de desgaste dos componentes do compressor, bem como as rebarbas das roscas e conexes que por acaso se soltem durante a montagem, sero retidas pelo elemento filtrante.
Absorver a umidade atravs de cristais higroscpios (slica-gel ou zeolite), ou seja, que absorvem gua. Esses cristais retm a umidade, evitando que a gua venha a congelar quando em contato com as partes frias do sistema, bloqueando o fluxo do fluido refrigerante.
Reservatrio de fluido refrigerante, garantindo assim, um fluxo contnuo, mesmo com a variao de rotao do motor.
Existem dois tipos de dispositivos: o filtro-secador e o acumulador.
FILTRO-SECADOR FUNCIONAMENTO
O fluido refrigerante lquido a alta presso, passa do condensador atravs da mangueira de descarga no filtro-secador.
No processo um elemento secador absorve a umidade e filtra as impurezas. O refrigerante passa por um tubo de elevao (pescador) e depois para a vlvula de expanso. Existe em alguns filtros, um visor para verificar o estado do refrigerante, se estiver com bolhas de cor amarelada, indica umidade no sistema, h necessidade de troca do filtro. Como a sua localizao no lado de alta presso, se estiver frio indica que existe obstruo (saturado).
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ACUMULADOR-SECADOR
O acumulador-secador est localizado na linha de baixa presso na sada do evaporador e age como um reservatrio de lquido refrigerante de vapor e de leo. A sua funo principal separar o vapor do lquido e do leo e, ento, liberar o vapor para o compressor. Desta forma, ele protege o compressor contra os danos que poderiam ser causados, caso o compressor receba lquido.
Durante o funcionamento, o acumulador-secador permite uma pequena quantidade de lquido entre o fluxo de vapor que admitido pelo compressor. A eficincia de um bom acumulador-secador est na separao do vapor e do lquido e na pequena parcela de lquido que ele permite passar ao compressor.
O acumulador-secador possui internamente um produto secante. Este produto absorve a umidade existente no sistema.
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Na parte inferior do tubo de sada, h um orifcio de sangria de leo, que permite que o leo retorne para o compressor. Uma vlvula de servio, normalmente, est instalada na parte superior do acumulador-secador, na linha de baixa presso.
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DISPOSITIVOS DE EXPANSO
O refrigerante circulado no sistema de ar condicionado para promover as trocas de calor necessrias ao resfriamento do ar a ser insuflado no interior do veculo. Neste trajeto pelo sistema, o refrigerante passa por dois regimes de presso e temperatura com mudana de estado fsico. No evaporador ocorre um dos processos de troca de calor com mudanas de estado fsico. Para se ter este equipamento otimizado h necessidade de se promover a evaporao a baixas presses, diminuindo-se com isso a temperatura de evaporao.
Basicamente em aplicaes automotivas dois dispositivos so utilizados para fins de abaixamento de presso no evaporador: So os tubos de orifcio fixos e as vlvulas de expanso termosttica.
TUBOS DE ORIFCIO
Este equipamento tem o comprimento fixo de 38,4mm envolto por um suporte plstico com dois o rings, para manter a vedao entre a entrada e a sada do tubo, duas telas montadas uma em cada lado do conjunto. A tela de entrada tem a funo de filtragem, impedindo que as partculas possam obstruir o tubo, enquanto que a tela de sada funciona como um abafador de rudo causado pelo fluxo de refrigerante no interior do tubo de orifcio.
O efeito de queda da presso necessria alimentao do evaporador ocorre como conseqncia da perda de carga na passagem do fluxo de refrigerao em uma seo transversal pequena, ou seja, no tubo de pequeno dimetro. O tubo de orifcio tem um custo de produo baixo e manuteno simples. Isto de vital importncia principalmente na indstria norte-americana, onde o sistema de ar condicionado tornou-se um equipamento padro em automveis.
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A desvantagem de um sistema de condicionador de ar que trabalha com tubo de orifcio, diz respeito ao difcil controle do sistema quanto as variaes das condies de operaes so impostas, fazendo-se necessrio a atuao em outros equipamentos, principalmente o compressor, para um controle adequado do ciclo.
Para a otimizao do ciclo busca-se o melhor dimetro interno para se alcanar uma determinada vazo e queda de presso por meio de softwares de simulao ou de curvas determinadas experimentalmente.
TUBO DE ORIFCIO FIXO CALIBRADO (CANETA)
Como a vlvula de expanso, o tubo de orifcio fixo tem a finalidade de baixar a presso do fluido refrigerante para que este entre em baixa temperatura no evaporador. Atravs de um orifcio calibrado ou seja, invarivel pulveriza o fluido refrigerante constantemente. Por no haver controle de entrada do fluido, como a temperatura do habitculo tende a descer, diminuindo a troca de calor no evaporador, pode ocorrer o retorno de fluido em estado lquido para o compressor. Assim, o filtro acumulador instalado na linha de baixa presso, atuando na verdade como um acumulador, garantindo assim a segurana do compressor, contra um eventual calo hidrulico.
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VLVULA DE EXPANSO TERMOSTTICA
Este equipamento responsvel por equilibrar a vazo de fluido refrigerante no evaporador em funo da carga trmica trocada neste. As aplicaes automotivas so caracterizadas por altas perdas de carga e altas vazes de fluido refrigerante, com mudanas elevadas da carga trmica no evaporador. Este fato torna a vlvula de expanso termosttica mais eficiente que os tubos de orifcio, promovendo controle de vazo do refrigerante baseado no superaquecimento do fluido.
Na figura abaixo apresentada uma representao esquemtica da vlvula termosttica de aplicao automotiva, enquanto que na mesma apresentada uma vista em corte deste dispositivo de expanso. Este tipo de sistema de expanso o mais utilizado na indstria automotiva nacional.
A vlvula de expanso termosttica altera a vazo do refrigerante a partir da leitura da temperatura do refrigerante na sada do evaporador, captada pelo bulbo que contm o mesmo fluido refrigerante da instalao, denominado fluido ativo. medida em que a temperatura no evaporador aumenta a presso do fluido ativo, que atua no diafragma superior do dispositivo, aumenta a abertura da vlvula para que uma maior quantidade de fluido refrigerante atravesse o evaporador. Na diminuio da temperatura no evaporador ocorre processo inverso, realizando o controle fino da vazo.
O equalizador externo, que consiste de um pequeno dimetro ligando a linha de aspirao a uma pequena cmara na regio inferior do diafragma, faz com que a presso da regio de aspirao passe a agir sobre a superfcie do diafragma.
Sem o uso deste equalizador a presso que agiria na regio inferior do diafragma seria maior que aquela reinante na tubulao de aspirao na regio de fixao do bulbo. Isto ocorreria devido significativa perda de
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carga nos evaporadores de sistemas automotivos e o resultado seria a abertura da vlvula somente com elevados nveis de superaquecimento no evaporador, comprometendo a sua efetividade.
VLVULA DE EXPANSO TERMOSTTICA COM SENSOR INTERNO (TXV)
Este tipo de vlvula tem as seguintes vantagens:
Resposta mais rpida, pois o sensor trmico est no interior da mesma;
No sofre interferncias de fatores externos (espiral); Maior durabilidade em funo de construo mais robusta.
A abertura da vlvula (1) determinada pela temperatura do produto refrigerante que sai do evaporador.
Se a temperatura do fluido refrigerante sobe, o fluido do sensor (R-12 ou R-134a) dilata-se e empurra a agulha da vlvula (2) contra a fora da mola, aumentando a abertura da vlvula. Quando a temperatura do fluido refrigerante desce, o fluido do sensor contrai-se e a fora da mola empurra a agulha da vlvula para trs, diminuindo a abertura da vlvula. Atravs deste processo de regulagem, o evaporador trabalha sempre com um rendimento otimizado, de acordo com o fluxo do ar no interior do veculo.
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EVAPORADORES AUTOMOTIVOS
O evaporador a fonte de ar frio a ser insuflado no interior do veculo. O refrigerante ao evaporar-se retira calor do ar que o atravessa. No setor automotivo existem, basicamente, trs tipos de evaporadores Tubos: aletas, serpentinas e placas.
O modelo mais simples constitudo de tubos de cobre ou de alumnio com aletas de alumnio, que apresenta facilidade construtiva, porm a eficincia baixa em relao a rea ocupada. Os modelos de tubos de alumnio planos, com mltiplos canais conformados em serpentina aletados em alumnio tm um despenho melhor que o anterior. Um outro modelo que vem ganhando mercado do placas que so dispostos formando canais para escoamento do refrigerante. Este modelo fornece um desempenho superior aos anteriores.
O desenho dos evaporadores importante tendo-se em mente que um aumento de vazo do liquido refrigerante pode alterar o funcionamento de todo o sistema com passagem de lquido para o lado de suco do compressor. Um aumento de carga trmica exigir um aumento de vazo no evaporador, e em conseqncia o seu projeto dever levar em consideraes as variaes de parmetros de operao a que estes esto sujeitos de modo a evitar a vaporizao incompleta do refrigerante.
Algumas pesquisas foram conduzidas para determinar modelos que mostrem as variaes operacionais de um evaporador com as variaes de vazo de refrigerante, a temperatura e vazo do ar que passa pelo evaporador.
Muitos desses modelos tambm levam em consideraes o fato que o refrigerante contaminado pelo leo de lubrificao do compressor, e tem suas propriedades de evaporao alteradas, pois o leo faz diminuir a presso de vaporizao, fazendo com que a faze lquida percorra mais
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comprimento de troca de calor tendo um efeito similar ao efeito de vazo.
A performance dos evaporadores de tubos e aletas muito baixa para a necessidade de espao hoje encontradas nas industrias automotivas, tornando esta aplicao praticamente inexistente, em funo da sua baixa capacidade de resfriamento por volume instalado.
Os evaporadores de serpentina com tubos de alumnio planos de mltiplas passagem internas so mais eficientes que os de tubos aletas, quer as aletas sejam na forma de chapas ou na forma corrugada tipo louvers. O maior problema para este tipo de evaporador reside no limite mnimo de raio de dobramento dos tubos de alumnio limitando tambm a altura das aletas, influenciando o volume final para uma determinada capacidade de resfriamento.
Os evaporadores de placas tambm so confeccionados com aletas tipo chapas ou corrugadas tipo louvers, mas pelo aspecto construtivo podem ter as alturas das aletas em at 50% das utilizadas nos evaporadores de serpentinas. Isto faz uma grande diferena na capacidade de resfriamento em funo do volume ocupado.
EVAPORADOR DO SISTEMA FRIGORFICO
Os evaporadores utilizam placas Brasing (brasado) como superfcies intermedirias entre o ar e o refrigerante. As placas garantem a integridade estrutural do evaporador. Ele refrigera e desumidifica o fluxo de ar que insuflado ao compartimento de passageiros.
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POSSVEIS PROBLEMAS NO EVAPORADOR
Se o evaporador tiver problemas, normalmente o resultado ser um fluxo inadequado de ar frio. Podem ser causados por:
Colmia entupida Impurezas no ciclo refrigerante Carcaa trincada Vazamento na vedao (anel O'ring)
Se as superfcies do evaporador estiverem muito frias, a umidade do ar ser congelada e no poder ser drenada.
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BOMBAS DE VCUO DE DUPLO ESTGIO
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